• Energy Research

AbstractCarbon budget accounting relies heavily on Food and Agriculture Organization land-use data reported by governments. Here we develop a new land-use and cover-change database for China, finding that differing historical survey methods biased China’s reported data causing large errors in Food and Agriculture Organization databases. Land ecosystem model simulations driven with the new data reveal a strong carbon sink of 8.9 ± 0.8 Pg carbon from 1980 to 2019 in China, which was not captured in Food and Agriculture Organization data-based estimations due to biased land-use and cover-change signals. The land-use and cover-change in China, characterized by a rapid forest expansion from 1980 to 2019, contributed to nearly 44% of the national terrestrial carbon sink. In contrast, climate changes (22.3%), increasing nitrogen deposition (12.9%), and rising carbon dioxide (8.1%) are less important contributors. This indicates that previous studies have greatly underestimated the impact of land-use and cover-change on the terrestrial carbon balance of China. This study underlines the importance of reliable land-use and cover-change databases in global carbon budget accounting.

AbstractCarbon budget accounting relies heavily on Food and Agriculture Organization land-use data reported by governments. Here we develop a new land-use and cover-change database for China, finding that differing historical survey methods biased China’s reported data causing large errors in Food and Agriculture Organization databases. Land ecosystem model simulations driven with the new data reveal a strong carbon sink of 8.9 ± 0.8 Pg carbon from 1980 to 2019 in China, which was not captured in Food and Agriculture Organization data-based estimations due to biased land-use and cover-change signals. The land-use and cover-change in China, characterized by a rapid forest expansion from 1980 to 2019, contributed to nearly 44% of the national terrestrial carbon sink. In contrast, climate changes (22.3%), increasing nitrogen deposition (12.9%), and rising carbon dioxide (8.1%) are less important contributors. This indicates that previous studies have greatly underestimated the impact of land-use and cover-change on the terrestrial carbon balance of China. This study underlines the importance of reliable land-use and cover-change databases in global carbon budget accounting.

AbstractAimTo assess whether climate directly influences aquatic ecosystem dynamics in the temperate landscape of Tasmania or whether the effects of long‐term climatic change are mediated through the terrestrial environment (indirect climate influence).LocationPaddy's Lake is located at 1065 m a.s.l. in temperate north‐west Tasmania, a continental island south‐east of mainland Australia (41°15–43°25′ S; 145°00–148°15′ E).MethodsWe developed a new 13,400 year (13.4 kyr) palaeoecological dataset of lake sediment subfossil cladocerans (aquatic grazers), bulk organic sediment carbon (C%) and nitrogen (N%) and δ13C and δ15N stable isotopes. Comparison of this new data was made with a recently published pollen, geochemistry and charcoal records from Paddy's Lake.ResultsLow cladoceran diversity at Paddy's Lake is consistent with other temperate Southern Hemisphere lakes. The bulk sediment δ15N values demonstrate a significant lagged negative response to pollen accumulation rate (pollen AR). Compositional shifts of dominant cladoceran taxa (Bosmina meridionalis and Alona guttata) occur following changes in both pollen AR and pollen (vegetation) composition throughout the 13.4 kyr record at Paddy's Lake. The δ15N values demonstrate a significant positive lagged relationship to the oligotrophic:eutrophic cladoceran ratio.Main conclusionsLong‐term changes in cladoceran composition lag changes in both pollen AR and terrestrial vegetation composition. We interpret pollen AR as reflecting climate‐driven changes in terrestrial vegetation productivity and conclude that climate‐driven shifts in vegetation are the principal driver of the cladoceran community during the last ca. 13.4 kyr. The significant negative lagged relationship between pollen AR and δ15N reflects the primary control of vegetation productivity over within‐lake nutrient status. Thus, we conclude that the effects of long‐term climate change on aquatic ecosystem dynamics at our site are indirect and mediated by the terrestrial environment. Vegetation productivity controls organic soil development and has a direct influence over lake trophic status via changes in the delivery of terrestrial organic matter into the lake.

AbstractAimTo assess whether climate directly influences aquatic ecosystem dynamics in the temperate landscape of Tasmania or whether the effects of long‐term climatic change are mediated through the terrestrial environment (indirect climate influence).LocationPaddy's Lake is located at 1065 m a.s.l. in temperate north‐west Tasmania, a continental island south‐east of mainland Australia (41°15–43°25′ S; 145°00–148°15′ E).MethodsWe developed a new 13,400 year (13.4 kyr) palaeoecological dataset of lake sediment subfossil cladocerans (aquatic grazers), bulk organic sediment carbon (C%) and nitrogen (N%) and δ13C and δ15N stable isotopes. Comparison of this new data was made with a recently published pollen, geochemistry and charcoal records from Paddy's Lake.ResultsLow cladoceran diversity at Paddy's Lake is consistent with other temperate Southern Hemisphere lakes. The bulk sediment δ15N values demonstrate a significant lagged negative response to pollen accumulation rate (pollen AR). Compositional shifts of dominant cladoceran taxa (Bosmina meridionalis and Alona guttata) occur following changes in both pollen AR and pollen (vegetation) composition throughout the 13.4 kyr record at Paddy's Lake. The δ15N values demonstrate a significant positive lagged relationship to the oligotrophic:eutrophic cladoceran ratio.Main conclusionsLong‐term changes in cladoceran composition lag changes in both pollen AR and terrestrial vegetation composition. We interpret pollen AR as reflecting climate‐driven changes in terrestrial vegetation productivity and conclude that climate‐driven shifts in vegetation are the principal driver of the cladoceran community during the last ca. 13.4 kyr. The significant negative lagged relationship between pollen AR and δ15N reflects the primary control of vegetation productivity over within‐lake nutrient status. Thus, we conclude that the effects of long‐term climate change on aquatic ecosystem dynamics at our site are indirect and mediated by the terrestrial environment. Vegetation productivity controls organic soil development and has a direct influence over lake trophic status via changes in the delivery of terrestrial organic matter into the lake.

El cambio climático es una amenaza cada vez mayor para los bienes y servicios de los ecosistemas de agua dulce. Revisamos investigaciones recientes sobre los impactos directos e indirectos del cambio climático en los ecosistemas de agua dulce y la gravedad de sus efectos indeseables en los procesos y servicios de los ecosistemas. Se necesitan estrategias de gestión adecuadas para mitigar las pérdidas a largo plazo o irreversibles de los servicios ecosistémicos causadas por el cambio climático. Para abordar esto, esta revisión propone un marco de gestión basado en umbrales como una plataforma potencial para que los científicos, los responsables de la toma de decisiones y las partes interesadas de los ecosistemas de agua dulce trabajen juntos para reducir los riesgos del cambio climático. En este marco, la susceptibilidad de los ecosistemas locales de agua dulce a cambiar más allá de los umbrales es investigada y actualizada continuamente por los científicos, utilizada para diseñar objetivos políticos por parte de los responsables de la toma de decisiones y utilizada para establecer medidas de mitigación por parte de las partes interesadas locales. Le changement climatique est une menace croissante pour les biens et services des écosystèmes d'eau douce. Nous passons en revue les recherches récentes concernant les impacts directs et indirects du changement climatique sur les écosystèmes d'eau douce et la gravité de leurs effets indésirables sur les processus et les services écosystémiques. Des stratégies de gestion appropriées sont nécessaires pour atténuer les pertes à long terme ou irréversibles de services écosystémiques causées par le changement climatique. Pour y remédier, cet examen propose un cadre de gestion basé sur des seuils en tant que plate-forme potentielle permettant aux scientifiques, aux décideurs et aux parties prenantes des écosystèmes d'eau douce de travailler ensemble à la réduction des risques liés au changement climatique. Dans ce cadre, la sensibilité des écosystèmes d'eau douce locaux au changement au-delà des seuils est continuellement étudiée et mise à jour par les scientifiques, utilisée pour concevoir des objectifs politiques par les décideurs et utilisée pour établir des mesures d'atténuation par les parties prenantes locales. Climate change is an increasing threat to freshwater ecosystem goods and services. We review recent research regarding the direct and indirect impacts of climate change on freshwater ecosystems and the severity of their undesirable effects on ecosystem processes and services. Appropriate management strategies are needed to mitigate the long-term or irreversible losses of ecosystem services caused by climate change. To address this, this review puts forward a threshold-based management framework as a potential platform for scientists, decision makers and stakeholders of freshwater ecosystems to work together in reducing risks from climate change. In this framework, the susceptibility of local freshwater ecosystems to change beyond thresholds is continuously investigated and updated by scientists, used to design policy targets by decision makers, and used to establish mitigation measures by local stakeholders. يشكل تغير المناخ تهديدًا متزايدًا لسلع وخدمات النظام الإيكولوجي للمياه العذبة. نستعرض الأبحاث الحديثة المتعلقة بالآثار المباشرة وغير المباشرة لتغير المناخ على النظم الإيكولوجية للمياه العذبة وشدة آثارها غير المرغوب فيها على عمليات وخدمات النظم الإيكولوجية. هناك حاجة إلى استراتيجيات إدارة مناسبة للتخفيف من الخسائر طويلة الأجل أو التي لا رجعة فيها لخدمات النظام الإيكولوجي الناجمة عن تغير المناخ. ولمعالجة هذا الأمر، تطرح هذه المراجعة إطارًا إداريًا قائمًا على العتبة كمنصة محتملة للعلماء وصناع القرار وأصحاب المصلحة في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة للعمل معًا في الحد من المخاطر الناجمة عن تغير المناخ. في هذا الإطار، يقوم العلماء باستمرار بالتحقيق في قابلية النظم الإيكولوجية المحلية للمياه العذبة للتغير إلى ما بعد العتبات وتحديثها، وتستخدم لتصميم أهداف السياسة من قبل صانعي القرار، وتستخدم لوضع تدابير التخفيف من قبل أصحاب المصلحة المحليين.

El cambio climático es una amenaza cada vez mayor para los bienes y servicios de los ecosistemas de agua dulce. Revisamos investigaciones recientes sobre los impactos directos e indirectos del cambio climático en los ecosistemas de agua dulce y la gravedad de sus efectos indeseables en los procesos y servicios de los ecosistemas. Se necesitan estrategias de gestión adecuadas para mitigar las pérdidas a largo plazo o irreversibles de los servicios ecosistémicos causadas por el cambio climático. Para abordar esto, esta revisión propone un marco de gestión basado en umbrales como una plataforma potencial para que los científicos, los responsables de la toma de decisiones y las partes interesadas de los ecosistemas de agua dulce trabajen juntos para reducir los riesgos del cambio climático. En este marco, la susceptibilidad de los ecosistemas locales de agua dulce a cambiar más allá de los umbrales es investigada y actualizada continuamente por los científicos, utilizada para diseñar objetivos políticos por parte de los responsables de la toma de decisiones y utilizada para establecer medidas de mitigación por parte de las partes interesadas locales. Le changement climatique est une menace croissante pour les biens et services des écosystèmes d'eau douce. Nous passons en revue les recherches récentes concernant les impacts directs et indirects du changement climatique sur les écosystèmes d'eau douce et la gravité de leurs effets indésirables sur les processus et les services écosystémiques. Des stratégies de gestion appropriées sont nécessaires pour atténuer les pertes à long terme ou irréversibles de services écosystémiques causées par le changement climatique. Pour y remédier, cet examen propose un cadre de gestion basé sur des seuils en tant que plate-forme potentielle permettant aux scientifiques, aux décideurs et aux parties prenantes des écosystèmes d'eau douce de travailler ensemble à la réduction des risques liés au changement climatique. Dans ce cadre, la sensibilité des écosystèmes d'eau douce locaux au changement au-delà des seuils est continuellement étudiée et mise à jour par les scientifiques, utilisée pour concevoir des objectifs politiques par les décideurs et utilisée pour établir des mesures d'atténuation par les parties prenantes locales. Climate change is an increasing threat to freshwater ecosystem goods and services. We review recent research regarding the direct and indirect impacts of climate change on freshwater ecosystems and the severity of their undesirable effects on ecosystem processes and services. Appropriate management strategies are needed to mitigate the long-term or irreversible losses of ecosystem services caused by climate change. To address this, this review puts forward a threshold-based management framework as a potential platform for scientists, decision makers and stakeholders of freshwater ecosystems to work together in reducing risks from climate change. In this framework, the susceptibility of local freshwater ecosystems to change beyond thresholds is continuously investigated and updated by scientists, used to design policy targets by decision makers, and used to establish mitigation measures by local stakeholders. يشكل تغير المناخ تهديدًا متزايدًا لسلع وخدمات النظام الإيكولوجي للمياه العذبة. نستعرض الأبحاث الحديثة المتعلقة بالآثار المباشرة وغير المباشرة لتغير المناخ على النظم الإيكولوجية للمياه العذبة وشدة آثارها غير المرغوب فيها على عمليات وخدمات النظم الإيكولوجية. هناك حاجة إلى استراتيجيات إدارة مناسبة للتخفيف من الخسائر طويلة الأجل أو التي لا رجعة فيها لخدمات النظام الإيكولوجي الناجمة عن تغير المناخ. ولمعالجة هذا الأمر، تطرح هذه المراجعة إطارًا إداريًا قائمًا على العتبة كمنصة محتملة للعلماء وصناع القرار وأصحاب المصلحة في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة للعمل معًا في الحد من المخاطر الناجمة عن تغير المناخ. في هذا الإطار، يقوم العلماء باستمرار بالتحقيق في قابلية النظم الإيكولوجية المحلية للمياه العذبة للتغير إلى ما بعد العتبات وتحديثها، وتستخدم لتصميم أهداف السياسة من قبل صانعي القرار، وتستخدم لوضع تدابير التخفيف من قبل أصحاب المصلحة المحليين.