Ученые согласны с тем, что изменения в землепользовании, такие как вырубка лесов, а не только выбросы парниковых газов, могут сыграть значительную роль в изменении климатических систем мира. Теперь новое исследование ученых из Массачусетского технологического института и Дартмутского колледжа показывает, как другой тип землепользования, интенсивное сельское хозяйство, может влиять на региональный климат.
Исследователи показывают, что во второй половине 20-го века на Среднем Западе США произошла интенсификация сельскохозяйственных методов, что привело к резкому увеличению производства кукурузы и соевых бобов. И за тот же период в этом регионе лето было значительно прохладнее и выпадало больше осадков, чем в предыдущие полвека. Этот эффект, а также региональное похолодание во время общего глобального потепления, возможно, замаскировал часть эффекта потепления, который должен был произойти за этот период, и новое открытие может помочь уточнить глобальные климатические модели, включив такие региональные эффекты.
Выводы будут опубликованы на этой неделе в Geophysical Research Letters, в статье Росса Альтера, недавнего постдока Массачусетского технологического института; Эльфатих Эльтахир, профессор гидрологии и климата Брине М. Керр; и два других.
Команда показала, что существует сильная корреляция, как в пространстве, так и во времени, между интенсификацией сельского хозяйства на Среднем Западе, снижением наблюдаемых средних дневных температур летом и увеличением наблюдаемых местных осадков. В дополнение к этому косвенному свидетельству они определили механизм, объясняющий связь, предполагая, что действительно существует причинно-следственная связь между изменениями в растительности и климатическими эффектами.
Эльтахир объясняет, что растения «дышат» углекислым газом, который им необходим для фотосинтеза, открывая крошечные поры, называемые устьицами, но каждый раз, когда они это делают, они также теряют влагу в атмосферу. Благодаря сочетанию улучшенных семян, удобрений и других методов в период с 1950 по 2009 год годовой урожай кукурузы на Среднем Западе увеличился примерно в четыре раза, а урожай сои удвоился. Эти изменения были связаны с более плотными растениями с большей листовой массой, что, таким образом, увеличило количество влаги, выделяемой в атмосферу. Исследователи предполагают, что дополнительная влага служила как для охлаждения воздуха, так и для увеличения количества осадков.
«В течение некоторого времени нас интересовало, как изменения в землепользовании могут повлиять на климат», - говорит Эльтахир. "Это независимая проблема от выбросов углекислого газа", которые более интенсивно изучаются.
Эльтахир, Альтер и их соавторы заметили, что записи показывают, что в течение 20-го века «произошли существенные изменения в региональных моделях температуры и количества осадков. сюрприз», - говорит Эльтахир. Поскольку записи о погоде в США довольно обширны, в этом регионе имеется «надежный набор данных, который показывает значительные изменения температуры и осадков».
За последнюю половину века среднее количество летних осадков увеличилось примерно на 15 процентов по сравнению с предыдущим полувеком, а средняя летняя температура снизилась примерно на полградуса по Цельсию. Эффекты «значительны, но малы», - говорит Эльтахир.
Введя в региональную климатическую модель США фактор, учитывающий более интенсивное сельское хозяйство, которое сделало Средний Запад одним из самых продуктивных сельскохозяйственных регионов мира, исследователи обнаружили, что «модели показывают небольшое увеличение количества осадков, падение температуры и повышение влажности воздуха», - говорит Эльтахир, - именно то, что на самом деле показывают климатические записи.
Этот характерный «отпечаток пальца», говорит он, убедительно свидетельствует о причинно-следственной связи. «В 20-м веке на Среднем Западе США произошло региональное изменение климата, которое больше соответствует тому, что мы ожидаем от изменений в землепользовании, а не от других воздействий», - говорит он..
Это открытие никоим образом не противоречит общей картине глобального потепления, подчеркивает Эльтахир. Но для уточнения моделей и повышения точности климатических прогнозов «нам необходимо понять некоторые из этих региональных и локальных процессов, происходящих на заднем плане».
В отличие от изменений в землепользовании, таких как вырубка лесов, которые могут уменьшить поглощение углекислого газа деревьями, что может помочь уменьшить выбросы газа, изменения в этом случае не отражали какого-либо значительного увеличения посевных площадей., а скорее резкое увеличение урожайности существующих сельскохозяйственных угодий. «Посевные площади за это время значительно не увеличились, но производство сельскохозяйственных культур значительно увеличилось, что привело к значительному увеличению урожайности», - объясняет Альтер.
Результаты предполагают возможность того, что, по крайней мере, на мелкомасштабном региональном или местном уровне, интенсификация сельского хозяйства на существующих сельскохозяйственных угодьях может быть способом проведения некоторой локальной геоинженерии, чтобы хотя бы немного уменьшить последствия глобального потепления, Эльтахир. говорит. Недавняя статья другой группы из Швейцарии предполагает именно это.
Но результаты могут также предвещать некоторые негативные последствия, потому что интенсификация сельскохозяйственных урожаев, достигнутая на Среднем Западе, вряд ли повторится, и некоторые эффекты глобального потепления могли «быть замаскированы этими региональными или локальными эффектами. Но это было явление 20-го века, и мы не ожидаем ничего подобного в 21-м», - говорит Эльтахир. Так что потепление в этом регионе в будущем "не пойдет на пользу этим региональным модераторам".