Глобальные выбросы углерода достигли рекордного уровня в 2018 году, увеличившись примерно на 3,4 процента только в Северной Америке. Эта тенденция заставляет ученых и правительственных чиновников как никогда беспокоиться о будущем нашей планеты. Как сказал Генеральный секретарь Организации Объединенных Наций Антониу Гутерриш на открытии 24-й ежегодной конференции 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, однако 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 планета 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».
Чтобы определить количество углерода, хранящегося в растительности и почве, ученые проанализировали чистую продуктивность биома (NBP), определенную Межправительственной группой экспертов по изменению климата, как чистую прибавку или потерю углерода из региона, равную чистой продукции экосистемы за минусом углерода, который теряется в результате различных происшествий, таких как лесной пожар и т.д.
Исследователи использовали данные четырех моделей земных систем из эксперимента GLACE-CMIP5 (Global Land Atmosphere Coupling Experiment—Coupled Model Intercomparison Project), 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 Джулия 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 нашего 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».
Исследователи отмечают, что изменчивость влаги в почве заметно сокращает нынешнее поглощение углерода на суше, и их результаты показывают, что тенденции к изменчивости уменьшают его в будущем. Получив количественную оценку критической важности изменчивости почвенно-водной среды для круговорота углерода в почве, результаты исследования подчеркивают необходимость осуществления улучшенного моделирования реакции растительности на водный стресс и связь между почвой и атмосферой в моделях системы Земли для ограничения будущего потока углерода и для лучшего прогнозирования будущего климата.
«По сути, если бы не было засух и тепловых волн, если бы в течение столетия не было продолжительной засухи, тогда континенты могли бы хранить почти вдвое больше углерода, чем сейчас», — говорят ученые. «Поскольку влажность почвы играет такую большую роль в круговороте углерода, в способности почвы поглощать углерод очень важно, чтобы процессы, связанные с ее представлением в моделях, стали главным исследовательским приоритетом».
Large influence of soil moisture on long-term terrestrial carbon uptake, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-018-0848-x , https://www.nature.com/articles/s41586-018-0848-x