Klimaændringens vendepunkt kan komme hurtigere, end vi tror:undersøgelse

De globale kulstofemissioner nåede rekordhøje i 2018, stiger med anslået 3,4 procent alene i USA. Denne tendens gør, at forskere, embedsmænd, og brancheledere mere bekymrede end nogensinde for fremtiden på vores planet. Som FN's generalsekretær António Guterres sagde ved åbningen af ​​den 24. årlige FN -klimakonference den 3. december, "Vi har store problemer med klimaforandringerne."

Et Columbia Engineering studie, udgivet i dag i Natur , bekræfter, at det haster med at tackle klimaændringer. Selvom det er kendt, at ekstreme vejrhændelser kan påvirke variationen fra år til år i kulstofoptagelse, og nogle forskere har antydet, at der kan være langsigtede effekter, denne nye undersøgelse er den første til faktisk at kvantificere virkningerne gennem det 21. århundrede og viser, at vådere år end normalt ikke kompenserer for tab i kulstofoptagelse i tørretumbler end normale år, forårsaget af begivenheder som tørke eller hedebølger.

Antropogene emissioner af CO2 - emissioner forårsaget af menneskelige aktiviteter - øger koncentrationen af ​​CO2 i Jordens atmosfære og producerer unaturlige ændringer i planetens klimasystem. Disse emissioners virkninger på den globale opvarmning dæmpes kun delvist af land og hav. I øjeblikket, havet og den terrestriske biosfære (skove, savanner, osv.) absorberer omkring 50% af disse udslip - forklarer blegning af koralrev og forsuring af havet, samt stigningen i kulstoflageret i vores skove.

"Det er uklart, imidlertid, om landet kan fortsætte med at optage menneskeskabte emissioner med de nuværende hastigheder, "siger Pierre Gentine, lektor i jord- og miljøteknik og tilknyttet Earth Institute, der ledede undersøgelsen. "Skulle jorden nå en maksimal kulstofoptagelseshastighed, global opvarmning kan accelerere, med vigtige konsekvenser for mennesker og miljø. Det betyder, at vi alle virkelig er nødt til at handle nu for at undgå større konsekvenser af klimaændringer. "

Arbejde med sin ph.d. studerende Julia Green, Gentine ønskede at forstå, hvordan variation i den hydrologiske cyklus (tørke og oversvømmelser, og langsigtede tørretendenser) påvirkede kontinenternes evne til at fange nogle af CO2-emissionerne. Forskningen er særlig rettidig, da klimaforskere har forudsagt, at ekstreme begivenheder sandsynligvis vil stige i frekvens og intensitet i fremtiden, nogle af dem er vi allerede vidne til i dag, og at der også vil ske en ændring i nedbørsmønstre, der sandsynligvis vil påvirke Jordens vegetations evne til at optage kulstof.

For at definere mængden af ​​kulstof, der er lagret i vegetation og jord, Gentine and Green analyserede netto biomproduktivitet (NBP), defineret af det mellemstatslige panel om klimaændringer som nettoindtjening eller tab af kulstof fra en region, svarende til netto økosystemproduktionen minus det kulstof, der tabes ved forstyrrelser som en skovbrand eller en skovhøst.

Forskerne brugte data fra fire jordsystemmodeller fra GLACE-CMIP5 (Global Land Atmosphere Coupling Experiment — Coupled Model Intercomparison Project) eksperimenter, at køre en række forsøg for at isolere reduktioner i NBP, der strengt skyldes ændringer i jordfugtighed. De var i stand til at isolere virkningerne af ændringer i langsigtede jordfugtighedstendenser (dvs. tørring) samt kortsigtet variation (dvs. virkningerne af ekstreme hændelser som oversvømmelser og tørke) på landets evne til at optage kulstof.

"Vi så, at værdien af ​​NBP, i dette tilfælde en nettogevinst af kulstof på landoverfladen, ville faktisk være næsten dobbelt så høj, hvis det ikke var for disse ændringer (variation og tendens) i jordfugtighed, "siger Green, papirets hovedforfatter. "Dette er en stor ting! Hvis jordfugtigheden fortsat reducerer NBP med den nuværende hastighed, og mængden af ​​kulstofoptagelse i landet begynder at falde i midten af ​​dette århundrede - som vi fandt i modellerne - vi kunne potentielt se en stor stigning i koncentrationen af ​​atmosfærisk CO2 og en tilsvarende stigning i virkningerne af global opvarmning og klima forandring."

Gentine og Green bemærker, at variationen i jord-fugtighed især reducerer den nuværende kulstofsink, og deres resultater viser, at både variation og tørretendenser reducerer det i fremtiden. Ved at kvantificere den kritiske betydning af jord-vand-variabilitet for den terrestriske kulstofcyklus, og reduktionen i kulstofoptagelse på grund af virkningerne af disse ændringer i jordfugtighed, undersøgelsesresultaterne fremhæver nødvendigheden af ​​at implementere forbedret modellering af vegetationsrespons på vandspænding og kobling mellem jord og atmosfære i jordsystemmodeller for at begrænse den fremtidige terrestriske kulstofstrøm og bedre forudsige fremtidigt klima.

"Grundlæggende, hvis der ikke var tørke og hedebølger, hvis der ikke ville være nogen tørring på lang sigt i løbet af det næste århundrede, så ville kontinenterne kunne lagre næsten dobbelt så meget kulstof, som de gør nu, "siger Gentine." Fordi jordfugtighed spiller en så stor rolle i kulstofcyklussen, i landets evne til at optage kulstof, Det er vigtigt, at processer, der er relateret til dets repræsentation i modeller, bliver en forskningsprioritet. "

Der er stadig stor usikkerhed om, hvordan planter reagerer på vandstress, og derfor vil Green and Gentine fortsætte deres arbejde med at forbedre repræsentationerne af vegetationens reaktion på jordfugtighedsændringer. De fokuserer nu på troperne, en region med masser af ukendte, og den største terrestriske kulstofvaske, at bestemme, hvordan vegetationsaktivitet styres af både ændringer i jordfugtighed samt atmosfærisk tørhed. Disse fund vil give vejledning om forbedring af repræsentationen af ​​plantevandsspænding i troperne.

"Denne undersøgelse er yderst værdifuld, da den skinner stærkt i fokus på, hvor vigtigt vand er for optagelsen af ​​kulstof i biosfæren, "siger Chris Schwalm, en lektor ved Woods Hole Research Center og en ekspert i globale miljøforandringer, kulstofcyklusfølsomhed og modelleringsrammer, der ikke var involveret i undersøgelsen. "Det afslører også underudviklede aspekter af jordsystemmodellering såsom processer relateret til vegetationsvandspænding og jordfugtighed, som kan målrettes under modeludvikling for bedre forudsigelseskapacitet i forbindelse med globale miljøændringer. "