美国能源部橡树岭国家实验室的科学家证明了气候变暖和泥炭地生态系统中的碳损失之间存在直接关系。他们发表在AGU Advances杂志上的研究为未来可能出现的情况提供了一个机会，届时泥炭沼泽中大量储存的碳可能会以温室气体的形式释放到大气中。
泥炭地目前覆盖了地球陆地面积的3%左右，并至少含有全球土壤碳的三分之一——比世界森林储存的碳还要多。
泥炭沼泽特别善于锁住碳，因为寒冷、潮湿、酸性的环境保存了数米深的古代植物层。科学家们有了强烈的兴趣在这些巨大的碳储量,质疑程度和速度的热,干燥条件在泥炭沼泽可以触发微生物过程释放碳的形式向空气中二氧化碳和甲烷,进一步变暖周期的气体在大气中吸收热量。
进入能源部的云杉和泥炭地在变化环境下的反应，或云杉项目，一个独特的整个生态系统操纵实验在明尼苏达州北部的森林。SPRUCE公司使用一系列围栏将大片泥炭地暴露在五种不同的温度下，其中温度最高的房间在地表以上和地下深处升高约16华氏度。一半的防护罩二氧化碳含量也升高了。
这个未来主义的实验让科学家们能够测量这个生态系统以前从未经历过的条件的影响，为未来可能的气候提供一个一瞥。
“由于能源部在大规模实验上的投资，我们已经能够研究整个生态系统在温度范围内的变暖，这是不能从历史数据中推断出来的，”ORNL的生态系统科学家和云杉项目协调员Paul Hanson说。“在这样做的同时，我们有证据表明，碳损失将被预测为未来迅速变化的泥炭地系统。”
汉森和他的同事研究了三年的云杉数据，追踪了植物生长、水和泥炭水平、微生物活动、细根生长和其他控制碳进入和离开生态系统的因素的变化。这些摄入和产出共同构成了所谓的碳预算。
研究发现，仅仅在三年时间里，所有变暖的沼泽区都从碳蓄积器变成了碳排放器——这标志着第一次用整个生态系统的地块来记录这些变化。即使是在最温和的变暖水平(比环境温度高4华氏度)，沼泽性质的这种根本性转变也会发生，显示出碳损失率比历史累积率快5到20倍。
温度升高直接导致碳排放增加，在实验中加热的区域中，温度最高的区域排放的二氧化碳和甲烷最多。科学家们惊奇地发现热量和碳损失之间存在这样的线性关系。
汉森说:“这对生物学数据来说是一个非常紧密的关系。”“这些结果在我们允许自己思考的假设范围内，但是碳损失对温度的敏感性有点令人吃惊。”
作为该生态系统的关键物种，泥炭藓的减少是造成净碳损失的主要原因。ORNL的同事Richard Norby在之前的一项研究中详细描述了泥炭中积累碳的作用，以及随着气候变暖使沼泽干涸，泥炭可能会不可逆转地腐烂。
云杉数据将为美国能源部能源百亿亿次地球系统模型项目提供一个新的湿地模型，该项目使用高性能计算来模拟和预测对能源部门至关重要的环境变化。与云杉数据相比，湿地模型准确地预测了温度效应，但高估了二氧化碳升高的影响，云杉数据经过三年处理后，没有显示出显著的生态系统水平效应。
