Новые исследования показывают, что орошаемые фермы в овощеводческом районе Центральных песков штата Висконсин значительно охлаждают местный климат по сравнению с близлежащими богарными фермами или лесами.
Орошение снизило максимальную температуру в среднем на один-три градуса по Фаренгейту, в то время как минимальная температура повысилась до четырех градусов по сравнению с неорошаемыми фермами или лесами. В целом, в орошаемых хозяйствах диапазон дневных температур был на три-семь градусов меньше, чем в других видах землепользования. Эти эффекты сохранялись в течение всего года.
Результаты показывают, что перевод земель в орошаемое земледелие может оказать значительное влияние на региональный климат, что, в свою очередь, может повлиять на рост растений, давление вредителей и здоровье человека таким образом, что его можно не заметить, если не учитывать землепользование. для прогнозов и планирования.
Такой охлаждающий эффект смягчает - и скрывает - тенденцию глобального потепления, вызванную накоплением парниковых газов в атмосфере. Орошаемое земледелие, как и любое другое сельское хозяйство, также производит парниковые газы.
Работу возглавила Маллика Нокко, которая недавно защитила докторскую диссертацию в Институте экологических исследований Нельсона при Университете Висконсин-Мэдисон. Нокко работал с Кристофером Кучариком из Института Нельсона и агрономического отдела Университета Вашингтона в Мэдисоне, а также с Робертом Смейлом из Департамента природных ресурсов Висконсина.
Команда опубликовала свои выводы 2 июля в журнале Global Change Biology.«Мы обнаружили, что прогнозы погоды могут быть неверными, если они не принимают во внимание эти виды землепользования», - говорит Нокко, в настоящее время занимающий постдокторскую степень в Университете Миннесоты. «Это затронет как фермеров, так и заводы».
Орригация и сельское хозяйство в целом охлаждают воздух из-за испарения воды через листья растений, подобно тому, как испаряющийся пот охлаждает людей. Это испарение также увеличивает содержание воды в воздухе. Ученые хотели определить, будет ли естественно влажный климат Висконсина реагировать на орошение так же сильно, как и более засушливые регионы, такие как Калифорния.
Чтобы выяснить это, Nocco работала с частными землевладельцами над установкой 28 датчиков температуры и влажности на линии, проходящей через Центральные пески. 37-мильный разрез простирался от сосновых насаждений на западе через орошаемые фермы к лесам на востоке. Исследователи собирали данные за 32 месяца с начала 2014 года по лето 2016 года.
Каждый из 28 датчиков был сопоставлен с близлежащими уровнями орошения через региональную базу данных забора скважин, управляемую Смаилом из Департамента природных ресурсов.
Команда Нокко обнаружила, что орошение снижает максимальную дневную температуру примерно на три с половиной градуса по сравнению с близлежащими богарными фермами. Соседние леса были немного теплее, чем богарные или орошаемые фермы.
Несколько удивительно, что более низкие максимальные температуры на орошаемых фермах сопровождались более высокими минимальными температурами. Насыщенные почвы могут удерживать больше тепла, чем сухие. Когда это тепло выделяется ночью, оно поддерживает ночные минимальные температуры несколько выше. Влажные почвы также могут быть темнее, что помогает им поглощать больше солнечного света в течение дня.
Исследователи обнаружили, что если бы все земли в изучаемой области были преобразованы в орошаемое земледелие, дневной диапазон температур сократился бы в среднем почти на пять градусов по Фаренгейту и до восьми градусов в верхнем пределе. Эта небольшая разница между максимальной и минимальной дневной температурой может значительно повлиять на рост растений или жизненные циклы насекомых-вредителей, которые чувствительны к дневным температурам.
"Если вы регулируете диапазон температур, вы меняете, кто или что может жить в данном районе", - говорит Нокко.
Разница температур между орошаемыми полями и богарными полями или лесами была ярко выражена в течение вегетационного периода, когда поля орошались, но сохранялись в течение всего года. Открытые снежные поля отражают больше зимнего солнечного света, чем леса, сохраняя воздух над головой более прохладным, но не совсем ясно, чем обусловлена разница зимних температур между орошаемыми и неорошаемыми фермами.
В то время как охлаждающий эффект орошения смягчает глобальное изменение климата в региональном масштабе, климатические модели предполагают, что региональное потепление, связанное с глобальной тенденцией, в конечном итоге преодолеет масштабы смягчения последствий, предлагаемые орошаемым земледелием. Фермеры, которые на данный момент частично защищены от более экстремальной жары, в этом сценарии быстро столкнутся с растущим стрессом.
«Фермеры в орошаемых регионах могут столкнуться с более резким повышением температуры, что заставит их быстрее адаптироваться, чем другие группы, которые уже справляются с потеплением климата», - говорит Кучарик. «Меня беспокоит тот период, когда у людей есть время адаптироваться».
Нынешнее исследование впервые окончательно связывает ирригацию на Среднем Западе США с изменением регионального климата. Эти результаты могут улучшить прогнозы погоды и климата, помочь фермерам лучше планировать и, как надеются исследователи, лучше подготовить сельскохозяйственные районы к потеплению климата, когда эффект ирригации исчезнет.
«Орригация - это вид землепользования, влияющий на климат Среднего Запада, и мы должны учитывать это в наших климатических моделях», - говорит Нокко.