Новые данные свидетельствуют о том, что скорость, с которой CO2 накапливается в атмосфере, в последние годы стабилизировалась, потому что растительность Земли поглощает больше углерода из воздуха, чем в предыдущие десятилетия.
Таков вывод нового межведомственного исследования под руководством ученого из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Berkeley Lab). Он основан на обширных наземных и атмосферных наблюдениях CO2, спутниковых измерениях растительности и компьютерном моделировании. Исследование опубликовано в сети в ноябре.8 в журнале Nature Communications.
Чтобы было ясно, человеческая деятельность продолжает выбрасывать все большее количество углерода, а концентрация CO2 в атмосфере, составляющая сейчас 400 частей на миллион (ppm), продолжает расти.. Но ученые обнаружили, что в период с 2002 по 2014 год скорость, с которой CO2 увеличивалась в атмосфере, оставалась стабильной и составляла около 1,9 частей на миллион в год. Кроме того, доля CO2, ежегодно выбрасываемого в результате деятельности человека и остающегося в атмосфере, снизилась примерно на 20 процентов. Это замедление не поспевает за выбросами, поэтому общее количество антропогенного CO2 в атмосфере увеличилось, но не так быстро. И за это, как показывают новые исследования, мы можем благодарить растения.
«Это подчеркивает необходимость выявления и защиты экосистем, в которых поглотители углерода быстро растут», - говорит Тревор Кинан, научный сотрудник отдела наук о климате и экосистемах лаборатории Беркли и соответствующий автор статьи.
Ученые объясняют остановку темпов роста CO2 всплеском фотосинтетической активности на суше, вызванной повышением уровня CO2 от выбросов ископаемого топлива. Это эффект снежного кома: по мере того, как уровень CO2 в атмосфере повышается, фотосинтетическая активность процветает, и растения поглощают больше углерода, вызывая больший рост растений, больше фотосинтеза и больше поглощения углерода.
Они также опознали еще одного игрока. Дыхание растений, процесс, в котором растения используют кислород и производят CO2, в последние годы развивалось не так быстро, как фотосинтез. Это связано с тем, что дыхание растений чувствительно к температуре, и на него повлияло недавнее замедление глобального потепления, которое наиболее заметно наблюдалось над растительностью. Таким образом, в период с 2002 по 2014 год растения поглощали больше CO2 посредством фотосинтеза, но не «выдыхали» больше CO2 в атмосферу посредством дыхания..
Эти изменения уменьшили количество антропогенного CO2, который остается в атмосфере, и, таким образом, замедлили накопление атмосферного CO2, - говорит Кинан.
Их результаты дают возможный ответ на климатическую загадку. Скорость роста атмосферного CO2 неуклонно росла во второй половине 20-го века, с 0,75 частей на миллион в год в 1959 году до 1,86 частей на миллион в год в 2002 году. Но Кинан и его коллеги обнаружили перегиб точку в прошлом году, когда они проанализировали последние данные Глобального углеродного проекта, который ежегодно определяет количество выбросов углерода и их источников. С 2002 года темпы роста не изменились.
Эта пауза особенно удивительна, потому что она произошла из-за того, что деятельность человека выбрасывает в атмосферу все больше и больше углерода. Весь этот CO2 должен куда-то уйти, поэтому ученые подозревают, что что-то в углеродном цикле недавно сильно изменилось.
"Мы полагали, что один из основных поглотителей углерода на планете неожиданно усилился. Вопрос был в том, какой из них?" - говорит Кинан.
Ученые исключили океаны как доминирующую причину, потому что большинство компьютерных моделей согласны с тем, что количество углерода, поглощаемого океанами, неуклонно растет в последние годы. Остались наземные экосистемы, которые из года в год подвержены значительной изменчивости в поглощении углерода, и на эту изменчивость больше всего влияют фотосинтез и дыхание растений.
Для изучения этих влияний ученые использовали десять «глобальных динамических моделей растительности», которые предсказывают, как земной углеродный цикл меняется с течением времени.
Они также использовали модель, которая включает спутниковые измерения растительного покрова и активности растений, чтобы предсказать глобальные уровни фотосинтеза и дыхания. Они проверили модель, сравнив ее результаты с данными AmeriFlux и FLUXNET, которые представляют собой сети исследовательских башен вихревой ковариации, которые измеряют потоки углерода, воды и энергии в экосистемах Северной и Южной Америки. Лаборатория Беркли управляет AmeriFlux для Министерства энергетики.
Модельные проекции были созданы с использованием различных сценариев атмосферного уровня CO2, температуры, влажности почвы и других процессов. Это позволило исследователям оценить влияние этих процессов на наземный углеродный цикл планеты.
В совокупности модели сосредоточили внимание на повышении уровня CO2, что оказывает наибольшее влияние на фотосинтез и дыхание растений. В результате увеличивается поглощение земного углерода, особенно в тропических и высокоширотных экосистемах. В частности, модели предполагают, что повышение уровня CO2 привело к тому, что наземные экосистемы удвоили скорость, с которой они поглощают углерод, с одного-двух петаграммов углерода в год в 1950-х годах до двух и четыре петаграмма углерода в год в 2000-х годах. Для сравнения, человеческая деятельность выбрасывает от девяти до десяти петаграммов углерода в год (один петаграмм равен одному триллиону килограммов).
Ученые пришли к выводу, что это увеличение поглощения углерода затормозило скорость роста атмосферного CO2 в период с 2002 по 2014 год.
«К сожалению, этого роста недостаточно, чтобы остановить изменение климата», - говорит Кинан, добавляя, что их результаты отвечают на вопросы и ставят новые.«Мы показали, что увеличение поглощения углерода наземными объектами происходит, и с правдоподобным объяснением, почему. будущее климата Земли."