Plantning af skove kan afkøle planeten mere end antaget

Plantning af træer og genopfyldning af skove er blandt de enkleste og mest tiltalende naturlige klimaløsninger, men træernes indvirkning på atmosfærisk temperatur er mere kompleks, end man kan se.

Et spørgsmål blandt videnskabsmænd er, om genbeplantning af steder på mellembreddegrad som Nordamerika eller Europa faktisk kan gøre planeten varmere. Skove absorberer store mængder solstråling som følge af at have en lav albedo, som er målet for en overflades evne til at reflektere sollys. I troperne, lav albedo opvejes af den højere optagelse af kuldioxid af den tætte, helårs vegetation. Men i tempererede klimaer, bekymringen er, at solens indespærrede varme kan modvirke enhver køleeffekt, skove ville give ved at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.

Men en ny undersøgelse fra Princeton University-forskere fandt ud af, at disse bekymringer muligvis overser en afgørende komponent - skyer. De rapporterer i Proceedings of the National Academy of Sciences at de tættere skyformationer forbundet med skovbevoksede områder betyder, at genplantning sandsynligvis ville være mere effektiv til at afkøle Jordens atmosfære end tidligere antaget.

"Det vigtigste er, at ingen har vidst, om det er godt eller dårligt at plante træer på mellembreddegrader på grund af albedoproblemet, " sagde den tilsvarende forfatter Amilcare Porporato, Princetons Thomas J. Wu '94 professor i civil- og miljøteknik og High Meadows Environmental Institute. "Vi viser, at hvis man tænker på, at skyer har en tendens til at dannes oftere over skovområder, så er det fordelagtigt at plante træer over store arealer og bør ske af klimahensyn."

Som enhver, der har følt en sky passere over solen på en varm dag, ved, skyer i dagtimerne har en afkølende – om end forbigående – effekt på Jorden. Ud over at blokere direkte for solen, skyer har en høj albedo, ligner is og sne. skyer, imidlertid, er notorisk vanskelige at studere og er i vid udstrækning blevet udelukket fra mange undersøgelser, der undersøger effektiviteten af ​​naturlig afbødning af klimaændringer, herunder genplantning, sagde Porporato.

For at overveje genplantning i forbindelse med skydækning, Porporato arbejdede sammen med hovedforfatteren Sara Cerasoli, en Princeton kandidatstuderende i civil- og miljøteknik, og Jun Ying, en adjunkt ved Nanjing University of Information Science and Technology, som tidligere var postdoc i Porporatos forskningsgruppe. Deres arbejde blev støttet af Carbon Mitigation Initiative baseret i HMEI.

Porporato og Yin har tidligere rapporteret, at klimamodeller undervurderer den kølende effekt af den daglige skycyklus. De rapporterede også sidste år, at klimaændringer kunne resultere i øget daglig skydækning i tørre områder som det amerikanske sydvest, der i øjeblikket er ideelle til solenergiproduktion.

Til den seneste undersøgelse, Cerasoli, Porporato og Yin undersøgte vegetationens indflydelse på skydannelse i områder med mellembreddegrad ved at kombinere satellitdata for skydækning fra 2001-10 med modeller relateret til interaktionen mellem planter og atmosfæren.

Forskerne modellerede interaktioner mellem forskellige typer af vegetation og det atmosfæriske grænselag - som er det laveste lag af atmosfæren og interagerer direkte med jordens overflade - for at bestemme, om skydannelsen er forskelligt påvirket af vegetationstypen. De fokuserede på områder i 30-45 graders breddegrad, nogenlunde fra subtroperne til de hemiboreale zoner som det nordlige Midtvestlige USA. De overvejede virkningerne af både genplantning af skov – genopretning af tabt trædække – og skovrejsning, som indebærer plantning af skove i områder, der tidligere var træløse, selvom dette kan komme med andre miljøomkostninger.

Holdet fandt ud af, at for områder med mellembreddegrad, skyernes afkølende effekt – i kombination med kulstofbindingen – opvejede den solstråling, som skovområder absorberede.

Modellerne viste, at der oftere dannes skyer over skovområder end over græsarealer og andre områder med kort vegetation, og at denne forbedrede skydannelse havde en kølende effekt på Jordens atmosfære. Forskerne observerede fra satellitdata, at skyer også har en tendens til at dannes tidligere på eftermiddagen over skovområder, hvilket resulterer i en længere varighed af skydække og mere tid for skyer til at reflektere solstråling væk fra Jorden.

Resultaterne kan hjælpe med at udvikle politikker for tildeling af jord til skovrejsning og landbrug - vådere mellembreddeområder som det østlige USA eller det sydøstlige Kina er velegnede til genplantning af skov og skovrejsning, men også appellerer til landbruget. En tilgang ville være at parre genplantning i mellembreddegrad med fordelingen af ​​tørketolerante afgrøder for regioner, der er mindre egnede til genplantning, rapporterede undersøgelsens forfattere.

Imidlertid, forfatterne opfordrede til, at vi skal være forsigtige, når vi tager springet fra videnskab til politik. "Vi kan ikke kun overveje klimaændringer, men skal også overveje andre faktorer, såsom biodiversitet og det faktum, at der også er brug for jord til fødevareproduktion, " sagde Cerasoli. "Fremtidige undersøgelser bør fortsætte med at overveje skyernes rolle, men bør fokusere på mere specifikke regioner og tage hensyn til deres økonomier."

"Den første ting er ikke at gøre tingene værre, " tilføjede Porporato. "Så mange ting er forbundet i jordsystemet. Arten af ​​interaktioner mellem, for eksempel, vandets kredsløb og klima betyder, at hvis du ændrer én ting, det er meget svært at forudsige, hvordan andre dele af systemet vil blive påvirket."

Papiret, "Skykølende virkninger af skovrejsning og genplantning på mellembreddegrader, " blev offentliggjort 9. august i Proceedings of the National Academy of Sciences .