Климатические модели предсказывают, что увеличение выбросов парниковых газов приведет к высушиванию тропических лесов Амазонки в будущем, а также к более влажным условиям в лесных массивах Африки и Индонезии. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине и других учреждений выявили неожиданный, но важный фактор в этом глобальном изменении количества осадков: прямую реакцию самих лесов на более высокие уровни углекислого газа.
«Люди склонны думать, что большая часть нарушений будет вызвана теплом, попадающим в океаны, что, в свою очередь, изменит характер ветра», - сказал Джеймс Рандерсон, председатель UCI Ralph J. & Carol M. Cicerone в Наука о Земле. «Мы обнаружили, что крупномасштабные изменения количества осадков можно частично объяснить тем, как тропические леса реагируют на переизбыток углекислого газа, который люди выбрасывают в атмосферу, особенно в густых лесах Амазонки и Азии».
Новое исследование, проведенное бывшим постдокторантом UCI Габриэлем Куперманом и опубликованное сегодня в журнале Nature Climate Change, демонстрирует, что взаимодействие между тропическими лесами и повышением уровня CO2 будет способствовать асимметричному характеру изменения количества осадков в тропиках.
Во многих аспектах науки о Земле локальные эффекты факторов окружающей среды могут воздействовать на отдаленные регионы через их влияние на циркуляцию и перемещение влаги в атмосфере. Группа под руководством UCI предсказывает аналогичный каскад событий, начиная с устьиц, небольших структур на нижней стороне листьев, которые открываются и закрываются, чтобы растения могли поглощать CO2, необходимый им для роста, а также выделяют водяной пар.
Когда присутствует больше CO2, эти отверстия не открываются так широко, что уменьшает количество воды, испаряемой в атмосферу. По мнению исследователей, этот небольшой процесс на уровне растений, размножающийся в тропических лесах, вызовет изменения в атмосфере, влияя на то, как дуют ветры, и на поток влаги, поступающей из океана.
Во многих регионах тропических лесов влага, поступающая за счет транспирации, которая связывает воду под землей на уровне корней непосредственно с атмосферой, когда она поднимается к листьям, может вносить такой же вклад, как испаряемая из океана влага, которая дожди снова выпадают в заданном месте, что является нормальным повторным использованием тропических лесов», - сказал Куперман, ныне доцент кафедры географии и атмосферных наук в Университете Джорджии.
«Но с более высоким уровнем CO2 деревья и леса испаряют меньше влаги в воздух, поэтому над Амазонкой образуется меньше облаков», - сказал он. «И вместо того, чтобы [соединиться с обычно обильными облаками и] дождем над лесом, водяной пар из Атлантического океана переносится через южноамериканский континент в горный хребет Анд, где он падает в виде дождя на горные склоны с ограниченной пользой. в тропический лес в бассейне Амазонки."
Этот рецепт засухи в Южной Америке уникален для Амазонки и заметно отличается от прогнозируемого увеличения количества осадков над лесами Центральной Африки и Приморского континента, обширной территории между Тихим и Индийским океанами, включая Малайзию, Папуа Новая Гвинея и густонаселенный Индонезийский архипелаг.
Рандерсон сказал, что сокращение испарения приведет к потеплению над лесами на таких островах, как Борнео, Ява и Суматра, которые окружены влажным воздухом над теплыми поверхностями океана.«Вы получите более сильный контраст нагрева над островами по сравнению с близлежащим океаном, и, таким образом, это усилит естественный океанский бриз, втягивая больше влаги из этих соседних океанских систем, чтобы увеличить количество осадков над лесами», - сказал он..
Исследовательский проект, в котором использовалось сочетание стандартных симуляций, предоставленных в рамках Фаза 5 Проекта взаимного сравнения совмещенных моделей, и симуляций с использованием современной модели системы Земли Сообщества, показало, что реакция тропической растительности на более высокие По словам Купермана, CO2 может быть важным фактором изменения климата в тропиках.
Он также подчеркнул тот факт, что возникающие в результате засухи и гибель лесов в Амазонии и потенциальное увеличение наводнений в других тропических лесах могут повлиять на биоразнообразие, доступность пресной воды и снабжение продовольствием экономически уязвимых групп населения.