Forskning viser drivende faktorer bag ændringer mellem lokale og globale kulstofkredsløb

Banebrydende ny forskning har givet en fascinerende ny indsigt i jagten på at afgøre, om temperatur eller vandtilgængelighed er den mest indflydelsesrige faktor i bestemmelsen af ​​global succes, landbaserede kulstofdræn.

Forskningen, udført af et internationalt hold af klimaforskere, herunder professorerne Pierre Friedlingstein og Stephen Sitch fra University of Exeter, har afsløret nye spor om, hvordan kulstofdræn på land reguleres på både lokal og global skala.

Den banebrydende undersøgelse viste, at globalt, variabiliteten fra år til år af kulstofbalancen på jorden - udvekslingen af ​​kulstof, der finder sted mellem landbiosfæren og atmosfæren - reagerer mest signifikant på ændringer i temperatur. På et mere lokalt plan, imidlertid, undersøgelsen tyder på, at vandtilgængelighed er den dominerende faktor for at bestemme, hvor succesfuldt kulstofdræn klarer sig.

Professor Friedlingstein, Formand for matematisk modellering af klimasystemer ved University of Exeter sagde:"Landets kulstofkredsløbs stærke reaktion på klimavariabilitet, såsom El Ni?ño-begivenheder, har altid været på vores radar som et testområde for kulstofkredsløbets reaktion på fremtidige klimaændringer. Vores undersøgelse fremhæver vigtigheden af ​​ændringer i jordens vandtilgængelighed for planter som et nøgleelement. Det handler ikke kun om den globale temperatur".

På nuværende tidspunkt, landbaserede økosystemer absorberer omkring en fjerdedel af al menneskeskabt kuldioxid, der udledes til atmosfæren.

De nuværende klimaændringer er karakteriseret ved stigende atmosfæriske koncentrationer af kuldioxid (CO2) og tilhørende opvarmning. Imidlertid, den årlige vækstrate for CO2, som er blevet målt i atmosfæren i flere årtier, varierer meget fra år til år.

Disse variationer stammer primært fra udsving i kulstofoptagelsen i landøkosystemer drevet af klimasystemets naturlige variabilitet, snarere end ved oceaner eller fra ændringer i niveauerne af menneskeskabte kulstofemissioner.

Diskussioner om, hvorvidt temperatur eller vandtilgængelighed driver styrken af ​​disse variationer i kulstofdrænet på land, har været stærkt bestridt med disse år-til-år ændringer af kulstofbalancen, der tilsyneladende er relateret til globale eller tropiske temperaturer. Imidlertid, andre undersøgelser finder, at den største kulstofbalancevariabilitet ses i vidt udbredte vandbegrænsede områder.

I denne seneste undersøgelse, holdet af forskere anvendte empiriske og procesbaserede modeller, at analysere lokale områder, såvel som den globale overflade, og effekten af ​​variationer i temperatur og vandtilgængelighed på kulstofudveksling mellem atmosfæren og den terrestriske biosfære.

Holdet fandt ud af, at lokalt, vandtilgængelighed er den mest dominerende årsag til år-til-år variabiliteten af ​​både CO2-optagelse i planter ved fotosyntese, og CO2-frigivelse fra planter og mikrobers respiration. Imidlertid, på global skala er variabiliteten for det meste drevet af temperaturudsving, undersøgelsen viste.

"Hvad ser ret paradoksalt ud ved første øjekast, kan illustreres ved at se tæt på de forskellige rumlige og tidsmæssige variationer af biosfære-atmosfære-interaktionerne", forklarer Dr. Martin Jung, hovedforfatter af Natur offentliggørelse. "Der er to kompenserende virkninger af vandtilgængeligheden:For det første, på lokal skala, tidsmæssig vanddrevet fotosyntese og respirationsvariationer kompenserer hinanden."

"Ud over, på globalt plan, anomalier i vandtilgængeligheden kompenserer også i rummet" tilføjer Jung. "Hvis det er meget tørt i en del af verden, det er ofte meget vådt i en anden region, således globalt vandkontrollerede anomalier i nettokulstofudveksling opvejer i rummet."

Udover at kaste lys over tidligere modstridende resultater, resultatet peger også på behovet for et forskningsfokus på, hvordan klimavariabler ændrer sig under scanning på tværs af forskellige skalaer og under globale opvarmningsforhold.

"Det simple forhold mellem temperaturen og den globale kulstofdræn på land bør behandles med forsigtighed, og ikke bruges til at udlede økologiske processer og langsigtede forudsigelser" tilføjer Dr. Reichstein, leder af afdelingen. Med vedvarende global opvarmning, forskerne forventer, at vandets skiftende kredsløb bliver den kritiske faktor for variabiliteten i den globale kulstofdræn på land.

'Kompenserende vandeffekter forbinder årlige globale ændringer i jord-CO2-dræn til temperatur' er udgivet i Natur .