Vegetationsvæksten på den nordlige halvkugle hæmmes af vandbegrænsninger i et opvarmende klima

En første af sin slags storstilet undersøgelse af vegetationsvækst på den nordlige halvkugle gennem de sidste 30 år har fundet ud af, at vegetationen bliver mere og mere vandbegrænset, efterhånden som de globale temperaturer stiger.

Resultaterne er betydelige, da vegetation er en af ​​de største faktorer, når det kommer til at kontrollere vand og kulstofkredsløb over Jorden, som påvirker de globale temperaturer. Arbejdet af IUPUI og Indiana University Bloomington-forskere Wenzhe Jiao, Lixin Wang, Qing Chang og Honglang Wang blev offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation den 18. juni.

"Uden vand, levende ting kæmper for at overleve, inklusive planter, " sagde Lixin Wang, seniorforfatter af undersøgelsen og en lektor i geovidenskab ved School of Science ved IUPUI. Hans økohydrologigruppe ledede undersøgelsen. "Ændringer i vegetationens reaktion på vandtilgængelighed kan resultere i betydelige skift af klima-kulstof-interaktion."

Honglang Wang er assisterende professor i statistik ved School of Science ved IUPUI. Wenzhe Jiao, den første forfatter, og Qing Chang er ph.d. studerende ved IUPUI og IU Bloomington, henholdsvis.

Denne tværfaglige forskning mellem School of Science ved IUPUI, O'Neill School of Public and Environmental Affairs ved IU Bloomington og to andre universiteter begyndte for tre år siden at bestemme vegetationsbegrænsninger på globalt plan. Indtil nu, det var stort set ukendt, på trods af den stigende interesse for at forudsige globale og regionale tendenser i vegetationsvækst som reaktion på klimaændringer.

"Global temperatur og koncentrationen af ​​atmosfærisk CO ₂ , eller kuldioxid, har været stigende, " sagde Lixin Wang. Disse ændringer forventes at forårsage øget efterspørgsel efter atmosfærisk vand, hyppigere ekstreme varme dage, og tørkebegivenheder. Alle disse faktorer indikerer, at vegetationsvækst kan have lidt mere og mere vandstress under et opvarmende klima.

"Imidlertid, at kvantificere ændringerne i vegetationsbegrænsninger i store rumlige og tidsmæssige skalaer er udfordrende, " han sagde.

For at overvinde denne forhindring, forskerne brugte satellit-fjernmålingsdata og meteorologidata, der dækker store rumlige skalaer fra 1982 til 2015.

"Vi udviklede vores egne metrics til at indikere vandbegrænsninger og undersøgte derefter ændringerne i metrics, " sagde Jiao. "Undersøgelsen er ganske beregningsmæssigt omfattende, da vi undersøgte forholdet mellem vegetationsvækst og vandunderskud ved hver gittercelle over hele den ekstratropiske nordlige halvkugle—604, 800 datapunkter hvert år - over mere end 30 år."

Dataanalysen gav stærke beviser for en udbredt, betydelig stigning i vandvegetationsbegrænsning på den nordlige halvkugle i løbet af den undersøgte periode. Nogle regioner, ligesom Great Plains i USA, var forholdsvis værre end andre.

Indtil for nylig, forhøjet kulstof i atmosfæren havde øget plantevækst, som har den fordel at fjerne mere kulstof fra atmosfæren. Imidlertid, denne undersøgelse afslører en grund til bekymring.

"Øgende vandbegrænsninger på vegetationsproduktiviteten kan føre til et skift fra en periode med øget jordkulstofdrænstyrke til en periode, hvor klimaændringer reducerer jordkulstofdrænstyrken, " sagde Lixin Wang.

Med andre ord, det opvarmende klima øger vandbegrænsningerne, vende den tidligere tendens med stærkere vegetationskulstofoptagelse.

"Vores forskning viser, at stigende vandbegrænsninger sandsynligvis vil begrænse kontinuerlig vækst af vegetation, dermed bremse fjernelse af CO ₂ fra atmosfæren af ​​planter, " sagde Jiao.

"Resultaterne understreger behovet for handlinger, der kan bremse CO ₂ emissioner, " sagde Lixin Wang. "Uden det, water constraints impacting plant growth—and the weakening of vegetation's ability to removal of CO ₂ from the atmosphere—are unlikely to slow."