小冰河期間大氣中二氧化碳含量的下降並非由新世界的先驅者通過美國本土農業切割而引起的，正如之前所認為的那樣。

相反，我們的 新的分析 南極冰芯內包含的氣候記錄表明，大氣中二氧化碳含量的下降？ 1500 年至 1750 年寒冷時期的碳排放量是由植物對碳的淨吸收增加所驅動的。

這反過來表明，如果植物透過吸收更多的碳來應對氣溫下降，那麼它們很可能會對當前不斷上升的二氧化碳做出反應？透過將更多的物質釋放到大氣中來達到水平。

歷史氛圍

大氣中的二氧化碳？從大約 2000 年前直到工業革命開始，這些濃度一直相當穩定，從那時起它們就開始 急劇攀升。 然而，沿途是相對較小的變化，例如在小冰期（LIA）期間看到的變化。

二氧化碳在大氣、陸地和海洋之間自然循環。在陸地上，它通過植物光合作用從大氣中去除，並在植物材料分解時返回。通常這些過程會相互平衡，但其中一個過程的速率變化會改變大氣中的二氧化碳嗎？水平達到新的平衡。

如果分解隨著溫度的升高而增加，這將減緩或逆轉重新平衡的吸收，在大氣中留下更多的二氧化碳，使氣候進一步升溫，等等，以積極的反饋。

LIA與歐洲殖民新世界的開始相對應。 歐洲疾病摧毀了美洲的人口，並且 一個理論 認為這導致了本土農業的減少，反過來又讓森林重新生長並吸收了大量的二氧化碳？來自大氣層。這被認為是人類對地球影響的第一個地質可辨識特徵，也是人類世時代的開始。

但事實真的是這樣嗎？我們的研究顯示不是，因為雖然我們可以相對確定 LIA 中 CO 的變化？水平是由於陸地植物行為的差異造成的，我們的結果表明，這種變化是對氣候變遷的反應，而不是人類驅動的植被覆蓋變化。

尋找線索

我們怎麼知道？我們知道這個過程涉及陸地植物，因為 LIA 期間大氣中的二氧化碳含量甚至更低？含有碳12同位素，這是光合作用植物所青睞的。

但我們如何知道這些變化是由於植被覆蓋的變化還是氣候反饋所造成的。為了回答這個問題，我們研究了另一種氣體，即硫化羰 (COS)，它也與二氧化碳一起被困在氣泡中。此分子的結構與CO 2 幾乎相同，只是其中一個氧原子被硫取代。

這個距離足以欺騙植物，植物在光合作用過程中吸收它。但與 CO2 不同的是，COS 在植物材料分解時不會釋放，因此光合作用的增加會導致大氣 COS 的減少。

這意味著“早期人類世”假說具有可測試的結果：它應該導致冰芯內COS濃度的可觀察到的降低。 然而，當我們查看冰芯記錄時，我們發現有增加。 這表明在LIA期間光合作用實際上減少了​​，而不是像我們預期的那樣增加，如果差異是由於森林再生。

這意味著大氣中二氧化碳含量的下降？ LIA期間的變化更有可能是對溫度下降的直接反應。 LIA 的涼爽氣候減少了光合作用，但也減慢了植物的呼吸和分解，其淨效應是更多的二氧化碳？在寒冷時期被陸地生物圈吸收。

未來怎麼樣？

不利的一面是，當氣溫升高時，情況可能會發生相反的情況，就像現在一樣。氣溫上升可能意味著更多的二氧化碳？從陸地生物圈中釋放出來。雖然隨著地球變暖，植物的光合作用繼續增加，但我們的研究結果表明，植物的分解會進一步增加，這意味著土壤中殘留的碳更少。

這是令人擔憂的，因為正如我們所知，人類已經開闢了新的碳源：以前被鎖在地下的化石燃料。 我們正在迅速將大量儲存的碳排放到大氣中，陸地和海洋只消除了我們添加的大約一半。

我們的發現表明，溫度每升高一度，大氣中的二氧化碳就會增加約百萬分之二十。這大約是氣候模型預期的中間值。這意味著，如果我們想將全球暖化控制在20以內？工業化前的平均氣溫，與 巴黎氣候協議，我們需要考慮這個正回饋循環，這意味著溫度上升越多，額外的二氧化碳就越多？將從世界的風景中釋放出來。

關於作者

Peter Rayner，教授研究員， 墨爾本大學

Cathy Trudinger，高級研究科學家， CSIRO

David Etheridge，首席研究科學家， CSIRO,

Mauro Rubino ,, 那不勒斯第二大學

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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