Nitin Chaudhary
Postdoktor
Peatland dynamics in response to past and potential future climate change : A regional modelling approach
Författare
Summary, in Swedish
En majoritet av de nordliga torvmarkerna utvecklades under holocen som ett resultat av en positiv massbalans mellan nettoprimärproduktion och heterotrofa nedbrytningshastigheter. Sedan dess har de lagrat stora mängder kol i terrestra ekosystem. En betydande del av dessa områden sammanfaller också med regioner med underliggande permafrost och uppvisar olika ackumulationsmönster av torv. Således, för att kunna förutse och förstå den långsiktiga utvecklingen av kollagret i torvmark i Arktiska områden, är det nödvändigt att använda mekanistiska framställningar av både torvmark och permafrost i modellering. I den här avhandlingen beskrivs en ny dynamisk flerskiktsimplementering av torvmarker och permafrostdynamik i den individ- och patchbaserade dynamiska vegetations- och ekosystemmodellen LPJ-GUESS. Syftet med studierna i avhandlingen är att förbättra förståelsen av de processer som påverkar långsiktig torvackumulering och dess inre dynamik samt att inkludera hur dessa system påverkas av småskalig heterogenitet, vegetationsdynamik och interaktion med underliggande permafrost. En enkel tvådimensionell mikrotopografisk modell har också tagits fram för att undersöka etablerade hypoteser rörande stabilitet, beteende och transformation av dessa mikrostrukturer och effekter av denna småskaliga heterogenitet på kopplad dynamisk vegetation, hydrologi och torvackumulering. LPJ-GUESS kalibrerades och validerades med data från en myr i Stordalen i norra Sverige och utvärderades med data från flera platser i Skandinavien och Mer Bleue i Kanada. Modellen tillämpades sedan på regional nivå för att förbättra kunskapen om kolinlagringshastigheter för olika rums- och tidsupplösningar samt för att demonstrera potentiella följder av nuvarande uppvärmning på dessa klimatkänsliga ekosystem. Båda modellerna som utvecklades i den här avhandlingen fungerade tillfredsställande vid jämförelser med experimentella data.
LPJ-GUESS är tämligen robust på att beskriva torvackumulering och permafrostdynamik med rimliga vegetations- och hydrologiska förhållanden för tids- och rumsupplösningar för olika klimatgradienter. Simuleringarna förbättrade vår kunskap om hur torvmarken utvecklades i det förflutna men också hur det utvecklas idag och kan komma att utvecklas i framtiden. Det visade sig att myren i Stordalen kommer att fortsätta att ackumulera kol de kommande årtionderna men senare kommer att övergå till en kolkälla. Det visade sig också att permafrostfria regioner som förutses erhålla reducerad mängd av nederbörd kan komma att förlora en signifikant mängd kol i framtiden till följd av minskad markfukt, medan torvmark med underliggande permafrost kan öka kolinlagringen på grund av en initial ökning i markfukt till följd av permafrostupptining, vilket undertrycker nedbrytning och förhöjer växtproduktion. Våra modelleringsresultat antyder även att torvmark kan uppvisa olika beteende med alternativ sammansättning och strukturell dynamik beroende på initiala topografiska- och klimatologiska förhållanden, växtegenskaperna och det kommer i allmänhet att bli en utmaning att inkludera dem i nuvarande ESM:s. Dock så är LPJ-GUESS redo att användas i ESM:s i sin nuvarande form där den kan hantera problem relaterade till biogeokemiska och biofysikaliska återkopplingar till klimatförändringar i Arktis och globalt.
LPJ-GUESS är tämligen robust på att beskriva torvackumulering och permafrostdynamik med rimliga vegetations- och hydrologiska förhållanden för tids- och rumsupplösningar för olika klimatgradienter. Simuleringarna förbättrade vår kunskap om hur torvmarken utvecklades i det förflutna men också hur det utvecklas idag och kan komma att utvecklas i framtiden. Det visade sig att myren i Stordalen kommer att fortsätta att ackumulera kol de kommande årtionderna men senare kommer att övergå till en kolkälla. Det visade sig också att permafrostfria regioner som förutses erhålla reducerad mängd av nederbörd kan komma att förlora en signifikant mängd kol i framtiden till följd av minskad markfukt, medan torvmark med underliggande permafrost kan öka kolinlagringen på grund av en initial ökning i markfukt till följd av permafrostupptining, vilket undertrycker nedbrytning och förhöjer växtproduktion. Våra modelleringsresultat antyder även att torvmark kan uppvisa olika beteende med alternativ sammansättning och strukturell dynamik beroende på initiala topografiska- och klimatologiska förhållanden, växtegenskaperna och det kommer i allmänhet att bli en utmaning att inkludera dem i nuvarande ESM:s. Dock så är LPJ-GUESS redo att användas i ESM:s i sin nuvarande form där den kan hantera problem relaterade till biogeokemiska och biofysikaliska återkopplingar till klimatförändringar i Arktis och globalt.
Avdelning/ar
- MERGE: ModElling the Regional and Global Earth system
- BECC: Biodiversity and Ecosystem services in a Changing Climate
- Institutionen för naturgeografi och ekosystemvetenskap
Publiceringsår
2017-03
Språk
Engelska
Fulltext
- Available as PDF - 3 MB
- Available as PDF - 20 MB
- Download statistics
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lund University, Faculty of Science, Department of Physical Geography and Ecosystem Science
Ämne
- Earth and Related Environmental Sciences
- Physical Geography
Nyckelord
- PEATLANDS
- PERMAFROST
- Carbon accumulation
- Microtopography
- LPJ-GUESS
- Earth system models
Status
Published
Handledare
- Benjamin Smith
- Paul Miller
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 978-91-85793-80-8
- ISBN: 978-91-85793-79-2
Försvarsdatum
21 april 2017
Försvarstid
13:00
Försvarsplats
Lecture hall “Världen”, Geocentre I, Sölvegatan 10, Lund
Opponent
- Mathew Williams (Dr.)