Результаты значительны, поскольку растительность является одним из важнейших факторов, когда речь идет об управлении круговоротом воды и углерода на Земле, что влияет на глобальные температуры. Работа исследователей IUPUI и Блумингтонского университета Индианы Вэньчжэ Цзяо, Цин Чанг и Хунлан Ван была опубликована в журнале Nature Communications 18 июня.
«Без воды живые существа, в том числе растения, борются за выживание», – сказал Лисинь Ван, старший автор исследования и доцент кафедры наук о Земле в Школе наук IUPUI. Его группа экогидрологии провела исследование. «Изменения в реакции растительности на доступность воды могут привести к значительным сдвигам во взаимодействии климата и углерода."
Хунлан Ван – доцент кафедры статистики в Школе естественных наук IUPUI. Вэньчжэ Цзяо, первый автор, и Цин Чанг – Ph.D. студенты IUPUI и IU Bloomington соответственно.
Это междисциплинарное исследование между Школой наук при IUPUI, Школой общественных и экологических отношений им. О’Нила в Блумингтонском университете и двумя другими университетами началось три года назад с целью определения ограничений растительности в глобальном масштабе.
До сих пор это было в значительной степени неизвестно, несмотря на растущий интерес к прогнозированию глобальных и региональных тенденций роста растительности в ответ на изменение климата.
«Глобальная температура и концентрация атмосферного CO2 или углекислого газа увеличиваются», – сказал Лисинь Ван. Ожидается, что эти изменения вызовут повышенный спрос на воду в атмосфере, учащение экстремально жарких дней и засухи.
Все эти факторы указывают на то, что рост растительности может испытывать все больший и больший дефицит воды в условиях потепления климата.
«Однако количественная оценка изменений ограничений растительности в больших пространственных и временных масштабах является сложной задачей», – сказал он.
Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи использовали данные спутникового дистанционного зондирования и метеорологические данные, охватывающие большие пространственные масштабы с 1982 по 2015 год.
«Мы разработали наши собственные показатели, чтобы указать на водные ограничения, а затем изучили изменения в показателях», – сказал Цзяо. «Исследование требует значительных вычислительных ресурсов, поскольку мы изучили взаимосвязь между ростом растительности и дефицитом воды в каждой ячейке сетки во всем внетропическом Северном полушарии – 604 800 точек данных каждый год – в течение более 30 лет."
Анализ данных предоставил убедительные доказательства широко распространенного и значительного увеличения ограничений водной растительности в Северном полушарии за исследуемый период. Некоторые регионы, такие как Великие равнины в Соединенных Штатах, были сравнительно хуже, чем другие.
До недавнего времени повышенное содержание углерода в атмосфере увеличивало рост растений, что способствовало удалению большего количества углерода из атмосферы. Однако это исследование обнаруживает повод для беспокойства.
«Усиление водных ограничений для продуктивности растительности может привести к переходу от периода увеличения поглотителя углерода суши к периоду, в котором изменение климата снижает силу поглотителя углерода суши», – сказал Лисинь Ван.
Другими словами, потепление климата усиливает водные ограничения, обращая вспять прежнюю тенденцию к более сильному поглощению углерода растительностью.
«Наше исследование показывает, что увеличение нехватки воды, вероятно, ограничит непрерывный рост растительности, тем самым замедляя удаление CO2 из атмосферы растениями», – сказал Цзяо.
«Результаты подчеркивают необходимость действий, которые могут замедлить выбросы CO2», – сказал Лисинь Ван. "Без этого водные ограничения, влияющие на рост растений – и ослабление способности растений удалять CO2 из атмосферы – вряд ли замедлятся."