Переломный момент изменения климата может наступить раньше, чем мы думаем
Глобальные выбросы углерода достигли рекордного уровня в 2018 году, увеличившись примерно на 3,4 процента только в США. Эта тенденция заставляет ученых, правительственных чиновников и лидеров отрасли как никогда беспокоиться о будущем нашей планеты. Как сказал Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш на открытии 24-й ежегодной конференции ООН по климату 3 декабря: «У нас серьезные проблемы с изменением климата».
Исследование Columbia Engineering, опубликованное сегодня в журнале Nature , подтверждает необходимость решения проблемы изменения климата . Хотя известно, что экстремальные погодные явления могут влиять на ежегодную изменчивость в поглощении углерода , и некоторые исследователи предположили, что могут быть более долгосрочные последствия, это новое исследование является первым, которое фактически количественно оценило эффекты в течение 21-го века и демонстрирует, что более влажные, чем обычно, годы не компенсируют потерь в поглощении углерода в более сухие, чем обычно, годы, вызванные такими событиями, как засухи или волны тепла.
Антропогенные выбросы CO2 — выбросы, вызванные деятельностью человека — увеличивают концентрацию CO2 в атмосфере Земли и вызывают неестественные изменения в климатической системе планеты. Воздействие этих выбросов на глобальное потепление только частично уменьшается от суши и океана. В настоящее время океаническая и наземная биосфера (леса, саванны и т. Д.) Поглощают около 50% этих выбросов, что объясняет обесцвечивание коралловых рифов и подкисление океана, а также увеличение накопления углерода в наших лесах.
«Неясно, однако, может ли земля продолжать поглощать антропогенные выбросы с нынешними темпами», — говорит Пьер Жентин, доцент кафедры инженерии Земли и окружающей среды, связанный с Институтом Земли, который руководил исследованием. «Если земля достигнет максимального уровня поглощения углерода, глобальное потепление может ускориться, что будет иметь важные последствия для людей и окружающей среды. Это означает, что нам всем действительно необходимо действовать сейчас, чтобы избежать более серьезных последствий изменения климата».
Работая со своей докторской степенью студентка Джулия Грин, Джентин, хотела понять, как изменчивость в гидрологическом цикле (засухи и наводнения и долгосрочные тренды высыхания) влияет на способность континентов улавливать некоторые выбросы CO2. Исследование является особенно своевременным, так как климатологи предсказали, что экстремальные явления, вероятно, будут увеличиваться по частоте и интенсивности в будущем, некоторые из которых мы уже наблюдаем сегодня, и что также произойдут изменения в характере осадков, что, вероятно, повлияет на способность растительности Земли для поглощения углерода.
Чтобы определить количество углерода, хранящегося в растительности и почве, Джентин и Грин проанализировали чистую продуктивность биома (NBP), определенную Межправительственной группой экспертов по изменению климата, как чистую прибыль или потерю углерода из региона, равную чистой продукции экосистемы минус Углерод теряется в результате беспорядков, таких как лесной пожар или лесной урожай.
Исследователи использовали данные четырех моделей земных систем из эксперимента GLACE-CMIP5 (Глобальный эксперимент по сцеплению земной атмосферы — проект взаимного сопоставления связанных моделей), чтобы провести серию экспериментов, чтобы выделить сокращения NBP, вызванные строго изменениями влажности почвы. Они смогли выделить влияние изменений долгосрочных трендов влажности почвы (т.е. высыхания), а также кратковременной изменчивости (то есть воздействия экстремальных явлений, таких как наводнения и засухи) на способность земли поглощать углерод. ,
«Мы увидели, что значение NBP, в данном случае чистого прироста углерода на поверхности земли, на самом деле 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 с нынешней скоростью, а скорость поглощения углерода землей начнет уменьшаться к середине этого столетия — как мы обнаружили в моделях — мы могли бы потенциально увидеть значительное увеличение концентрации CO2 в атмосфере и соответствующее увеличение последствий глобального потепления и изменения климата ».
Джентин и Грин отмечают, что изменчивость влаги в почве заметно сокращает нынешний сток углерода на суше, и их результаты показывают, что тенденции к изменчивости и сушке уменьшают его в будущем. Получив количественную оценку критической важности изменчивости почвенно-водной среды для круговорота углерода в земле и снижения поглощения углерода вследствие воздействия этих изменений влажности почвы, результаты исследования подчеркивают необходимость осуществления улучшенного моделирования реакции растительности на водный стресс и связь между землей и атмосферой в моделях системы Земли для ограничения будущего земного потока углерода и для лучшего прогнозирования будущего климата.
«По сути, если бы не было засух и тепловых волн, если бы в течение следующего столетия не было продолжительной засухи, тогда континенты могли бы хранить почти вдвое больше углерода, чем сейчас», — говорит Джентин. , «Поскольку влажность почвы играет такую большую роль в круговороте углерода, в способности земли поглощать углерод очень важно, чтобы процессы, связанные с ее представлением в моделях, стали главным исследовательским приоритетом».
Все еще существует большая неопределенность в отношении того, как растения реагируют на нехватку воды, поэтому Грин и Джентин продолжат свою работу по улучшению представления реакции растительности на изменения влажности почвы. В настоящее время они сосредоточены на тропиках, регионе с множеством неизвестных и самом большом наземном поглотителе углерода, чтобы определить, как растительная активность контролируется как изменениями влажности почвы, так и атмосферной сухости. Эти результаты послужат руководством по улучшению представления о дефиците воды в растениях в тропиках.
«Это исследование очень ценно, поскольку оно ярко освещает то, насколько важна вода для поглощения углерода биосферой», — говорит Крис Швальм, научный сотрудник Исследовательского центра Вудс-Хоул и эксперт по глобальным изменениям окружающей среды, углеродному циклу. чувствительность и моделирование рамок, которые не были вовлечены в исследование. «В нем также раскрываются слаборазвитые аспекты моделирования системы Земли, такие как процессы, связанные с водным стрессом растительности и влажностью почвы , которые могут быть нацелены в процессе разработки модели для улучшения прогнозирующей способности в контексте глобальных изменений окружающей среды».
