Из-за большого количества солнечного света, высоких температур и, в конечном итоге, засухи лето 2018 года было чрезвычайно засушливым в Европе, особенно в Северной и Центральной Европе. Среди последствий отсутствия осадков были лесные пожары и значительные потери урожая, что имело значительные экономические последствия. Только в Германии сумма компенсации фермерам составила 340 миллионов евро. Засуха 2018 г. отличалась от засушливого лета 2003 и 2010 гг.
Тем, что на большей части Центральной Европы ей предшествовала необычная весенняя волна тепла. Международное сотрудничество под руководством Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) в Мюнхене исследователей Ана Бастос и Джулии Понграц теперь показало, что весенняя жара усилила последствия последующей летней засухи.
Воздействие летней засухи на продуктивность и углеродный баланс экосистем варьировалось в региональном масштабе в зависимости от характера доминирующего типа растительности. В свете продолжающегося глобального потепления ожидается рост числа случаев летних волн тепла и периодических засух.
По мнению авторов исследования, принятие альтернативных стратегий управления земельными ресурсами может предложить способы смягчения последствий засух и их последствий. Результаты опубликованы в онлайн-журнале Science Advances.
Исследования летних засух 2003 и 2010 годов показали, что экосистемы поглощали меньше углекислого газа, чем обычно, потому что их продуктивность была ограничена из-за нехватки воды, высоких температур и ущерба от пожаров. «Мало что известно о том, влияют ли предшествующие погодные параметры на реакцию экосистем на экстремальные условия в течение лета и каким образом», – говорит ведущий автор нового исследования Ана Бастос, которая сейчас возглавляет исследовательскую группу в Институте биогеохимии Макса Планка в г. Йена. «Чтобы ответить на этот вопрос, мы использовали 2018 год в Европе в качестве тематического исследования и выполнили климатическое моделирование с использованием 11 различных моделей растительности."
Результаты показывают, что теплые и солнечные условия, преобладавшие весной, привели к более интенсивному росту растительности, который также начался раньше, чем обычно. Это, в свою очередь, увеличивало потребление углекислого газа весной.
Однако влияние на годовую производительность – и, следовательно, на общий углеродный баланс – сильно различается по регионам. «Когда растения возобновляют рост в начале года, они потребляют больше воды», – говорит Бастос. "В Центральной Европе быстрый рост растений весной значительно снизил влажность почвы. К лету уровень влажности почвы уже был недостаточным для поддержания накопленной биомассы, что сделало экосистемы более уязвимыми к воздействию засухи.«Согласно моделям, этот эффект объясняет примерно половину летнего дефицита влаги в почве. Таким образом, в Центральной Европе высокие весенние температуры отрицательно сказались на продуктивности экосистем и чистом поглощении углекислого газа в конце года.
В Скандинавии, с другой стороны, более раннее начало роста компенсировало потерю урожайности в конце лета, вызванную засухой.
В результате уровни активности экосистемы, а также годовой углеродный баланс были либо нейтральными, либо слегка положительными. Авторы объясняют это различное региональное поведение специфической растительностью в двух регионах. В Центральной Европе пахотные земли и пастбища доминируют в ландшафте, в то время как леса покрывают большую часть Скандинавии. «Деревья используют воду несколько более экономно», – говорит Бастос. "Если они растут быстрее весной, они также потребляют больше воды, чем в противном случае. Но они могут контролировать потерю воды из-за транспирации, регулируя открытие устьичных пор в своих листьях », – объясняет она.
Кроме того, деревья имеют более глубокие корни, чем травы или культурные растения, что позволяет им использовать воду, имеющуюся на большей глубине, в периоды засухи. По этим причинам в бореальных лесах Северной Европы сохранялся почти нормальный уровень фиксации углерода даже во время сильной засухи.
В целом, новое моделирование показывает, что теплая весна 2018 года способствовала либо усилению уязвимости экосистем к летней засухе в Центральной Европе, либо смягчению негативных последствий теплого и засушливого лета в Скандинавии, связанных с различиями в землепользовании. покров и водопользование растительностью.
Эти результаты показывают, что более точные данные о темпах роста вегетации весной могут служить дополнительным ранним индикатором надвигающейся летней засухи. Более того, негативное воздействие будущих периодов сильной жары и засух, возможно, можно было бы уменьшить с помощью альтернативных подходов к управлению земельными ресурсами. «В долгосрочной перспективе из-за изменения климата весенняя растительность будет регулярно расти более быстрыми темпами, потребляя больше воды и увеличивая риск летних засух», – говорит Джулия Понграц. "Можно было бы сделать экосистемы более устойчивыми, изменив растительный покров – например, посадив древостои в непосредственной близости от пахотных земель.
Но более острая нехватка воды летом сама по себе изменит характер экосистем, если пороговые уровни смертности и заболеваемости будут чаще превышаться. Таким образом, совсем не ясно, будут ли европейские экосистемы продолжать служить поглотителями углекислого газа в будущем."