Глобальные выбросы углерода достигли рекордно высокого уровня в 2018 году, увеличившись примерно на 3,4 процента только в США. Эта тенденция заставляет ученых, правительственных чиновников и лидеров отрасли больше, чем когда-либо, беспокоиться о будущем нашей планеты. Как заявил Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш на открытии 24-й ежегодной климатической конференции ООН 3 декабря: «У нас серьезные проблемы с изменением климата."
Исследование Columbia Engineering, опубликованное сегодня в журнале Nature, подтверждает безотлагательность решения проблемы изменения климата. Хотя известно, что экстремальные погодные явления могут влиять на годовую изменчивость поглощения углерода, и некоторые исследователи предполагают, что могут быть долгосрочные последствия, это новое исследование является первым, в котором фактически количественно оценены последствия в 21 веке и показывает, что более влажные, чем обычно, годы не компенсируют потерь в поглощении углерода в более сухие, чем обычно, годы, вызванные такими явлениями, как засухи или аномальная жара.
Антропогенные выбросы CO2 - выбросы, вызванные деятельностью человека, - увеличивают концентрацию CO2 в атмосфере Земли и производят неестественные изменения климатической системы планеты. Воздействие этих выбросов на глобальное потепление лишь частично смягчается сушей и океаном. В настоящее время океан и наземная биосфера (леса, саванны и т. д.) поглощают около 50% этих выбросов, что объясняет обесцвечивание коралловых рифов и закисление океана, а также увеличение запасов углерода в наших лесах.
«Однако неясно, сможет ли земля продолжать поглощать антропогенные выбросы с нынешними темпами», - говорит Пьер Жентин, доцент кафедры инженерии Земли и окружающей среды, сотрудник Института 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, Гентин хотел понять, как изменчивость гидрологического цикла (засухи и наводнения, а также долгосрочные тенденции засухи) влияет на способность континентов улавливать некоторые выбросы CO. 2 Исследование особенно своевременно, поскольку ученые-климатологи предсказали, что экстремальные явления, вероятно, увеличатся по частоте и интенсивности в будущем, некоторые из которых мы уже наблюдаем сегодня, и что также будут изменение режима выпадения осадков, которое, вероятно, повлияет на способность земной растительности поглощать углерод.
Чтобы определить количество углерода, хранящегося в растительности и почве, Гентин и Грин проанализировали чистую продуктивность биома (NBP), определенную Межправительственной группой экспертов по изменению климата как чистый прирост или потерю углерода в регионе, равную чистая продукция экосистемы за вычетом углерода, потерянного в результате нарушений, таких как лесной пожар или лесозаготовка.
Исследователи использовали данные четырех моделей системы Земли из экспериментов GLACE-CMIP5 (Глобальный эксперимент по взаимодействию с землей и атмосферой - проект взаимного сравнения сопряженных моделей), чтобы провести серию экспериментов, чтобы выделить снижение NBP, которое связано строго с изменениями. во влажной почве. Они смогли выделить влияние изменений долгосрочных трендов влажности почвы (т. е. высыхания), а также краткосрочной изменчивости (т. е. воздействия экстремальных явлений, таких как наводнения и засухи) на способность земли поглощать углерод..
"Мы увидели, что значение NBP, в данном случае чистый прирост углерода на поверхности земли, фактически было бы почти в два раза 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 нынешними темпами, а скорость поглощения углерода землей начнет снижаться к середине этого века - как мы обнаружили в моделях - мы потенциально можем увидеть значительное увеличение концентрации атмосферного CO2 и соответствующее усиление последствий глобального потепления и изменения климата."
Гентин и Грин отмечают, что изменчивость влажности почвы заметно снижает нынешний поглотитель углерода на суше, и их результаты показывают, что как изменчивость, так и тенденции высыхания уменьшат его в будущем. Путем количественной оценки критической важности изменчивости почвы и воды для наземного углеродного цикла и снижения поглощения углерода из-за последствий 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 будущих потоков углерода на суше и для более точного прогнозирования будущего климата.
По сути, если бы не было засух и аномальной жары, если бы не было долгосрочной засухи в течение следующего столетия, тогда континенты могли бы хранить почти в два раза больше углерода, чем сейчас. сейчас», - говорит Гентине. «Поскольку влажность почвы играет такую большую роль в углеродном цикле, в способности земли поглощать углерод, важно, чтобы процессы, связанные с его представлением в моделях, стали главным приоритетом исследований».
До сих пор существует большая неопределенность в отношении того, как растения реагируют на водный стресс, поэтому Грин и Джентин продолжат свою работу по улучшению представления реакции растительности на изменения влажности почвы. Сейчас они сосредоточены на тропиках, регионе с большим количеством неизвестных и крупнейшем земном поглотителе углерода, чтобы определить, как активность растительности контролируется как изменениями влажности почвы, так и сухостью атмосферы. Эти результаты послужат ориентиром для улучшения представления водного стресса растений в тропиках.
«Это исследование очень ценно, поскольку оно проливает яркий свет на то, насколько важна вода для поглощения углерода биосферой», - говорит Крис Швалм, младший научный сотрудник Исследовательского центра Вудс-Хоул и эксперт в области глобальных изменение окружающей среды, чувствительность к углеродному циклу и модели моделирования, не участвовавшие в исследовании. «Он также раскрывает недостаточно разработанные аспекты моделирования системы Земли, такие как процессы, связанные с водным стрессом растительности и влажностью почвы, которые могут быть нацелены на разработку модели для повышения способности прогнозировать в контексте глобального изменения окружающей среды».