Первое в своем роде крупномасштабное исследование роста растительности в Северном полушарии за последние 30 лет показало, что по мере повышения глобальной температуры растительность становится все более ограниченной в воде.
Результаты значительны, поскольку растительность является одним из важнейших факторов, когда речь идет о контроле круговорота воды и углерода на Земле, который влияет на глобальные температуры. Работа ученых IUPUI и Университета Индианы в Блумингтоне Вэньчжэ Цзяо, Цин Чанга и Хунланга Вана была опубликована в журнале Nature Communications 18 июня.
«Без воды живые существа, включая растения, борются за выживание», - сказал Ликсин Ван, старший автор исследования и доцент наук о Земле в Школе наук IUPUI. Его группа экогидрологов возглавила исследование. «Изменения реакции растительности на доступность воды могут привести к значительным сдвигам во взаимодействии климата и углерода».
Хонгланг Ван - доцент статистики Школы наук IUPUI. Вэньчжэ Цзяо, первый автор, и Цин Чанг являются докторами наук. студенты IUPUI и IU в Блумингтоне соответственно.
Это междисциплинарное исследование между Школой наук в IUPUI, Школой общественных и экологических вопросов им. О'Нила в IU Блумингтона и двумя другими университетами началось три года назад, чтобы определить ограничения растительности в глобальном масштабе. До сих пор это было в значительной степени неизвестно, несмотря на растущий интерес к прогнозированию глобальных и региональных тенденций роста растительности в ответ на изменение климата.
«Глобальная температура и концентрация атмосферного CO2, или двуокиси углерода, увеличиваются», - сказал Лисинь Ван. Ожидается, что эти изменения приведут к увеличению потребности в атмосферной воде, более частым экстремально жарким дням и засухам. Все эти факторы указывают на то, что рост растительности, возможно, подвергался все большему и большему водному стрессу в условиях потепления климата.
«Однако количественная оценка изменений ограничений растительности в больших пространственных и временных масштабах является сложной задачей», - сказал он.
Чтобы преодолеть это препятствие, исследователи использовали данные спутникового дистанционного зондирования и метеорологические данные, охватывающие большие пространственные масштабы с 1982 по 2015 год.
«Мы разработали собственные показатели для определения ограничений по воде, а затем изучили изменения в показателях», - сказал Цзяо.«Исследование требует больших вычислительных ресурсов, поскольку мы изучили взаимосвязь между ростом растительности и дефицитом воды в каждой ячейке сетки по всему внетропическому Северному полушарию - 604 800 точек данных каждый год - за более чем 30 лет».
Анализ данных предоставил убедительные доказательства широко распространенного значительного увеличения ограничения водной растительности в Северном полушарии за исследуемый период. Некоторые регионы, такие как Великие равнины в Соединенных Штатах, были сравнительно хуже, чем другие.
До недавнего времени повышенное содержание углерода в атмосфере ускоряло рост растений, что способствовало удалению большего количества углерода из атмосферы. Тем не менее, это исследование выявляет причину для беспокойства.
«Увеличение водных ограничений на продуктивность растительности может привести к переходу от периода увеличения силы поглотителя углерода на суше к периоду, когда изменение климата снижает силу поглотителя углерода на земле», - сказал Лисинь Ван.
Другими словами, потепление климата увеличивает нехватку воды, обращая вспять более раннюю тенденцию к более сильному поглощению углерода растительностью.
«Наше исследование показывает, что усиление нехватки воды, вероятно, ограничит непрерывный рост растительности, тем самым замедлив удаление CO2 из атмосферы растениями», - сказал Цзяо.
«Результаты подчеркивают необходимость действий, которые могли бы замедлить выбросы CO2», - сказал Лисинь Ван. «Без этого нехватка воды, влияющая на рост растений, и ослабление способности растительности удалять CO2 из атмосферы - вряд ли замедлится».