Переломный момент в изменении климата может наступить раньше, чем мы думаем: растительность, возможно, не сможет продолжать снижать воздействие выбросов в результате деятельности человека

Исследование Columbia Engineering, опубликованное сегодня в журнале Nature, подтверждает безотлагательность решения проблемы изменения климата. Хотя известно, что экстремальные погодные явления могут влиять на межгодовую изменчивость поглощения углерода, и некоторые исследователи предположили, что могут иметь место более долгосрочные эффекты, это новое исследование является первым, которое фактически дает количественную оценку последствий в 21 веке и демонстрирует, что более влажные, чем обычно, годы не компенсируют потери в поглощении углерода в более сухие, чем обычно, годы, вызванные такими явлениями, как засухи или волны тепла.
Антропогенные выбросы CO2 – выбросы, вызванные деятельностью человека – увеличивают концентрацию CO2 в атмосфере Земли и вызывают неестественные изменения в климатической системе планеты.

Воздействие этих выбросов на глобальное потепление лишь частично смягчается сушей и океаном. В настоящее время океан и биосфера суши (леса, саванны и др.) поглощают около 50% этих выбросов, что объясняет обесцвечивание коралловых рифов и закисление океана, а также увеличение накопления углерода в наших лесах.
«Однако неясно, сможет ли земля продолжать поглощать антропогенные выбросы с нынешними темпами», – говорит Пьер Жентин, доцент кафедры земли и окружающей среды, аффилированный с Институтом Земли, который руководил исследованием. "Если земля достигнет максимальной скорости поглощения углерода, глобальное потепление может ускориться с серьезными последствиями для людей и окружающей среды.

Это означает, что нам всем действительно нужно действовать сейчас, чтобы избежать более серьезных последствий изменения климата."
Работая со своей аспиранткой Джулией Грин, Джентин хотел понять, как изменчивость гидрологического цикла (засухи и наводнения, а также долгосрочные тенденции высыхания) влияет на способность континентов улавливать некоторые выбросы CO2.

Исследование является особенно своевременным, поскольку ученые-климатологи предсказали, что экстремальные явления, вероятно, будут увеличиваться по частоте и интенсивности в будущем, некоторые из которых мы уже наблюдаем сегодня, и что также произойдут изменения в характере осадков, которые, вероятно, повлияют на способность растительности Земли для поглощения углерода.
Чтобы определить количество углерода, хранящегося в растительности и почве, Джентин и Грин проанализировали чистую продуктивность биома (NBP), определенную Межправительственной группой экспертов по изменению климата как чистую прибыль или потерю углерода в регионе, равную чистой продукции экосистемы за вычетом углерод, потерянный из-за нарушений, таких как лесной пожар или лесная уборка.
Исследователи использовали данные четырех моделей системы Земли из экспериментов GLACE-CMIP5 (Global Land Atmosphere Coupling Experiment – Coupled Model Intercomparison Project), чтобы провести серию экспериментов, чтобы выделить снижение NBP, которое связано исключительно с изменениями влажности почвы. Они смогли выделить эффекты изменений в долгосрочных тенденциях влажности почвы (i.е. высыхания), а также краткосрочной изменчивости (i.е., влияние экстремальных явлений, таких как наводнения и засухи) на способность земли поглощать углерод.

«Мы увидели, что значение NBP, в данном случае чистое увеличение количества углерода на поверхности земли, было бы почти вдвое выше, если бы не эти изменения (изменчивость и тенденция) влажности почвы», – говорит Грин. ведущий автор статьи. "Это большое дело! Если влажность почвы продолжит снижать NBP текущими темпами, а скорость поглощения углерода землей начнет снижаться к середине этого столетия – как мы обнаружили в моделях – мы потенциально можем увидеть значительное увеличение концентрации СО2 в атмосфере и соответствующее усиление последствий глобального потепления и изменения климата."
Джентин и Грин отмечают, что изменчивость влажности почвы заметно снижает нынешний сток углерода в почву, и их результаты показывают, что как изменчивость, так и тенденции к высыханию уменьшают его в будущем.

Путем количественной оценки критического значения изменчивости почва-вода для земного углеродного цикла и снижения поглощения углерода из-за эффектов этих изменений влажности почвы, результаты исследования подчеркивают необходимость внедрения улучшенного моделирования реакции растительности на водный стресс и связь между землей и атмосферой в моделях системы Земли для ограничения будущего потока углерода на Земле и лучшего прогнозирования будущего климата.
«По сути, если бы не было засух и аномальной жары, если бы не было долговременного высыхания в течение следующего столетия, тогда континенты могли бы хранить почти вдвое больше углерода, чем сейчас», – говорит Джентин. «Поскольку влажность почвы играет такую ​​большую роль в углеродном цикле, в способности земли поглощать углерод, важно, чтобы процессы, связанные с ее представлением в моделях, стали главным приоритетом исследований."
По-прежнему существует большая неопределенность в отношении того, как растения реагируют на водный стресс, поэтому Грин и Джентин продолжат свою работу над улучшением представлений о реакции растительности на изменения влажности почвы.

Сейчас они сосредотачиваются на тропиках, регионе с большим количеством неизвестных и крупнейшем земном поглотителе углерода, чтобы определить, как активность растительности контролируется как изменениями влажности почвы, так и атмосферной засушливостью. Эти результаты послужат руководством для улучшения представления о стрессе воды для растений в тропиках.
«Это исследование очень ценно, поскольку оно проливает свет на то, насколько важна вода для поглощения углерода биосферой», – говорит Крис Швальм, младший научный сотрудник Исследовательского центра Вудс-Хоул и эксперт по глобальным изменениям окружающей среды, углеродному циклу. рамки чувствительности и моделирования, которые не принимали участие в исследовании. "Он также раскрывает неразвитые аспекты моделирования земной системы, такие как процессы, связанные с водным стрессом растительности и влажностью почвы, которые могут быть нацелены во время разработки модели для улучшения предсказательной способности в контексте глобальных изменений окружающей среды."

OKA-MOS.RU