Покровные культуры, выращенные на полях зимой, могут способствовать повышению температуры на севере США и юге Канады, согласно новому исследованию ученых из Национального центра атмосферных исследований. Посевы, стратегия землепользования, которую фермеры используют между вегетационными сезонами, создают более темную поверхность, чем заснеженное поле, поглощая больше солнечного тепла и производя эффект локального потепления.
Покровные культуры имеют несколько экологических преимуществ, таких как снижение эрозии и повышение продуктивности почвы, но до сих пор исследователи не изучали, как покровные культуры могут влиять на зимние температуры.
«Большинство людей смотрят на покровные культуры из-за локальных преимуществ, но тот факт, что они могут повышать зимнюю температуру, означает, что они могут способствовать региональному изменению климата», - сказала Даника Ломбардоцци, эколог растений в NCAR и ведущий автор исследования. бумага.
Растительность, выступающая над снегом, снижает отражательную способность или альбедо поверхности. Вместо яркого снега, отражающего солнечное тепло обратно в космос, стебли и листья сельскохозяйственных культур поглощают тепло и согревают атмосферу вокруг себя.
Новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, предполагает, что высокие листовые покровные культуры могут нагревать поверхность в регионе выращивания до 3 градусов Цельсия (почти 5,5 градусов по Фаренгейту).
"Темные покровные культуры поглощают солнечное тепло, а затем нагревают атмосферу. Даже культуры, частично покрытые снегом, могут уменьшить отражательную способность настолько, что это повлияет на зимнюю температуру", - сказал Ломбардоцци.
Это исследование также показывает, что зимнее потепление особенно заметно в регионах с непостоянным зимним снежным покровом, таких как Средний Запад Америки. Уже прогнозируется, что изменение климата приведет к теплым зимам в Северной Америке в ближайшие десятилетия, и результаты этого исследования показывают, что покровные культуры могут усилить этот эффект.
Финансирование исследования поступило от Министерства энергетики США и Национального института продовольствия и сельского хозяйства Министерства сельского хозяйства США. В исследовательскую группу вошли ученые из Университета Нью-Гемпшира и Корнельского университета.
Листья на снегу
Исследователи использовали расширенное моделирование модели системы Земли сообщества (CESM) на основе NCAR, чтобы понять взаимодействие между покровными культурами, поверхностью земли и атмосферой.
"Мы хотели изучить характеристики покровных культур: высокие они или низкие, много или мало листьев?" сказал Гордон Бонан, старший научный сотрудник NCAR и соавтор исследования.
Чтобы представить этот диапазон культур, ученые провели серию симуляций. В первой симуляции были высокие растения высотой 50 сантиметров (20 дюймов) с небольшим количеством листьев. Второй тип культуры был также высоким, но очень облиственным, а третий был низким, 10 сантиметров (4 дюйма) в высоту, и также облиственным. Для каждого из трех сценариев урожая процент урожая, который может полностью упасть под тяжестью снегопада, был установлен на уровне 20 процентов.
Моделирование показало, что в зимние месяцы (с декабря по февраль) высокие и листовые покровные культуры повышают температуру непосредственно над поверхностью Земли на 3 градуса C (почти 5,5 градусов по Фаренгейту) в регионах выращивания в центральной и северной части Соединенных Штатов. и южная Канада.
Исследование также выявило закономерности потепления для более коротких и менее облиственных покровных культур. Однако это изменение не столь значительно, как для высоких листовых культур, и последствия наблюдаются в небольшом регионе на среднем западе США и в западной части Канады.
«В целом, высота имеет большее значение, чем лиственность, но вместе они оказывают сильное влияние», - сказал Ломбардоцци. «Результаты исследования показывают, что фермеры могут воспользоваться всеми преимуществами озимых покровных культур и уменьшить воздействие на климат, сажая более короткие и менее облиственные культуры».
Необходимы дополнительные исследования, чтобы понять затраты и выгоды озимых покровных культур в Северной Америке, заявили ученые. Следующим шагом будет рассмотрение общего воздействия этих культур и моделирование более реалистичного представления того, как покровные культуры используются в качестве практики землепользования.
«Важно понимать, как наша практика управления земельными ресурсами может повлиять на климат», - сказал Ломбардоцци. «Если мы хотим получить все преимущества, которые могут дать покровные культуры, такие как хранение углерода и борьба с эрозией, нам также нужна информация о покровных культурах, которые могут свести к минимуму воздействие регионального потепления».