全球变暖对全球生态系统、社会和经济构成了重大威胁。近几十年来，国际气候政策目标已确立，即限制全球变暖幅度比工业化前水平高出 2°C。这是为了避免对环境造成严重且不可逆转的影响。
《巴黎协定》等国际协议和包括碳定价机制在内的政策框架在实现这一目标方面发挥着关键作用。气候决策通常由模拟和建模框架获得的信息和数据驱动，因为它们使政策制定者能够评估各种政策选择的潜在影响，了解气候系统的动态，并评估不同缓解和适应战略的有效性。
现在，由新加坡国立大学土木与环境工程系助理教授何小刚领导的研究小组将这种方法应用于未来的土地利用规划和政策决策，旨在缓解。
具体来说，他们使用综合建模框架评估了两种陆地缓解情景的生物地球物理和生物地球化学影响。他们的工作最近发表在美国国家科学院院刊。
生物地球物理过程影响物理环境，包括能量、湿度和大气中空气流动的变化。这些过程与陆地驱动的生物地球化学过程相互作用，例如碳封存，森林和海洋等自然生态系统捕获和储存碳。
同时，生物地球化学过程可以影响大气中的能量和水分变化。这些过程共同在调节地球气候方面发挥着关键作用。因此，在制定有效的战略以缓解气候变化或使生态系统或社会适应气候变化时，了解这些过程至关重要。
在何教授的研究中，综合人地系统建模框架被应用于两种缓解情景——生物能源与和储存（BECCS）以及重新造林和造林（re/afforestation）——研究它们对陆地碳汇和气候的影响。
BECCS 探索生物能源（从生物质中提取的能源）与碳捕获和储存技术的结合。越来越多的证据表明，大规模生物能源扩张可能会带来意想不到的后果，包括生物能源种植引起的碳排放和加剧的水资源压力。这些后果可能会超过 BECCS 预计的碳去除效益。
同样，一些地区对重新造林/造林的生物地球物理反应可能会影响当地的小气候，改变水循环，影响太阳辐射的吸收和反射。这可能会抵消森林带来的气候效益. 然而，如果战略性地应用这些缓解措施，则可以得到优化，以最大限度地发挥其环境效益。
探索了两种共同开发的情景。具体来说，SSP226Lu-BIOCROP 专注于生物能源扩张，SSP126Lu-REFOREST 评估重新造林/造林。这些情景是基于共享社会经济路径 (SSP) 的替代陆地缓解途径，这些路径是 IPCC 第六次评估报告中定义的预测到 2100 年全球社会经济变化的气候变化情景。
在他们的评估中，何教授发现，有效碳汇（C网与 SSP126Lu-REFOREST 相关的 ) 在很大程度上依赖于环境条件支持预计重新造林/造林区域森林生长的能力。
美国中部和欧洲等地区的重新造林/造林区域的碳收益很小或没有，因为预计这些地区不支持树木生长，而东南亚、中非和南美洲等地区的碳收益则大得多，因为它们的森林生长成功。
此外，C网SSP226Lu-BIOCROP 的变异性在很大程度上取决于与 BECCS 技术进步和发展相关的假设。例如，SSP226Lu-BIOCROP 对 C网由于未来生物质产量、能源转换技术以及碳捕获和储存（CCS）的有效性的不确定性。
规定称，生物质产量、生物燃料转化和 CCS 技术的快速进步可以使 SSP226Lu-BIOCROP 中的土地成为比 SSP126Lu-REFOREST 大得多的有效碳汇，反之亦然。
该研究还揭示了两种减缓方案对空间和季节的气候影响。与 SSP126Lu-REFOREST 相比，SSP226Lu-BIOCROP 预计将导致全球气候更凉爽，但这在各个地区和季节并不统一。相对降温效应在高纬度地区比在热带和温带地区更为明显，在夏季（6 月至 8 月）更为明显。
这是因为反照率效应（即表面将阳光反射回太空的能力）带来的降温效益大于蒸散量减少带来的变暖效应。相比之下，生物能源驱动的森林砍伐当比较 SSP226Lu-BIOCROP 和 SSP126Lu-REFOREST 时会产生相对变暖效应。
总而言之，何助理教授的研究加深了我们对两种陆基缓解策略影响的理解，并强调了在设计有效的陆基缓解策略时考虑技术进步和区域环境条件的重要性。
它还强调了在未来土地利用规划中优化重新造林/造林和生物能源扩张地点的重要性，以最大限度地提高实现预期缓解结果的可能性。
值得注意的是，该研究还揭示了温带地区重新造林/造林效果的差异，这意味着可以协同结合重新造林/造林和生物能源扩张，以最大限度地实现气候缓解成果。
这些发现为战略土地利用规划和政策决策提供了见解，以更好地应对气候变化并优化区域和全球范围内的缓解努力。
