Ny metode gør det muligt at vurdere de direkte effekter af menneskelig arealanvendelse på kulstofkredsløbet

Vegetation og jordbund er de vigtigste kulstofdræn på landjorden, da de i øjeblikket absorberer næsten en tredjedel af kuldioxidemissioner forårsaget af mennesker og derved i væsentlig grad er med til at bremse den globale opvarmning. Sideløbende med energiproduktion og industri bidrager arealanvendelse væsentligt til den globale menneskeskabte CO₂ emissioner.

Skove og skove binder dog ikke kulstof så pålideligt som tidligere antaget:Deres funktion som kulstofdræn er underlagt store årlige udsving, og de er modtagelige for forskellige miljøpåvirkninger selv uden direkte menneskelig aktivitet. Dette blev afsløret af resultaterne af en ny modelleringstilgang udviklet af et team under LMU geograf prof. Julia Pongratz.

Ifølge disse resultater bestemmer ikke kun direkte menneskelige aktiviteter såsom skovrydning eller gen-/skovplantning skovens effektivitet som kulstofdræn. Naturlige miljøfaktorer såsom skovbrande og ekstreme vejrhændelser og indirekte menneskeskabte påvirkninger såsom stigende atmosfærisk CO₂ Koncentrationen påvirker desuden mængden af ​​kulstof, der kan bindes af træer og anden træagtig vegetation.

For bedre at forstå denne dynamik har Selma Bultan, et medlem af Pongratz' team og hovedforfatter af undersøgelsen, udviklet en metodologi, der gør det muligt for forskere at skelne de direkte virkninger af menneskelig arealanvendelse på global CO₂ strømninger fra de naturlige miljøfaktorer på grundlag af satellit- og andre jordobservationsdata.

"Vi integrerer jordobservationsdata i en model, der simulerer CO₂ strømninger fra arealanvendelse. Kolleger fra NASA forsynede os med nye globale vegetationsdata, der dækkede de sidste tyve år," forklarer Selma Bultan. Udviklingen af ​​denne nye modelleringstilgang var mulig takket være den omfattende rumlige og tidsmæssige dækning af dataene.

Menneskelige og miljømæssige påvirkninger på kulstofkredsløbet kan skelnes

"Vores undersøgelse tackler udfordringen med at adskille direkte menneskelig påvirkning gennem arealanvendelse fra indirekte bivirkninger og naturlige processer," forklarer Pongratz.

"Denne differentiering er vigtig, fordi isolering af de direkte menneskeskabte virkninger viser de sande fremskridt opnået med klimabeskyttelsesforanstaltninger. Miljøeffekterne derimod indikerer, hvor pålideligt biosfæren på land absorberer og lagrer CO₂ fra atmosfæren. Hvis vi konstant fodrer modellen, der bruges i denne undersøgelse med nye data, kan den hjælpe forskere med at overvåge succesen med klimabeskyttelsesforanstaltninger – især implementeringen af ​​internationale aftaler om at reducere CO₂ emissioner fra ændringer i arealanvendelsen, såsom skovrydning. Dette letter en objektiv evaluering af, i hvilken grad lande opfylder deres klimamål."

Undersøgelsen behandler også spørgsmålet om, hvordan klimaændringer påvirker vegetationens evne til at lagre kulstof. "Vores resultater viser, at CO₂ synk i skove og skove er udsat for stærkere årlige udsving og reagerer mere følsomt på ekstreme begivenheder som tørke end tidligere antaget," siger Bultan.

"Takket være disse resultater kan vi bedre vurdere det potentielle bidrag fra arealanvendelse til klimabeskyttelse - for eksempel gennem brug af teknologier til aktivt at fjerne CO₂ fra atmosfæren."

Begge LMU-forskere bidrager også til Global Carbon Project (GCP), en international fælles indsats af forskere, der studerer dynamikken i global CO₂ fluxer, syntetiseret i en årsrapport. Ifølge den seneste rapport forårsager arealanvendelse i øjeblikket omkring ni procent af al menneskeskabt CO₂ emissioner. Hvordan mennesker håndterer økosystemer på land er derfor også af afgørende betydning for opfyldelsen af ​​klimamålene i Paris-aftalen.

Forskere kan nu trække på en omfattende database med fjernmålingsbilleder fra satellitter til integration i procesbaserede modeller for at fremme vores forståelse af det globale kulstofkredsløb og for at overvåge, hvordan klimaændringer udvikler sig, og hvor vellykkede klimabeskyttelsesforanstaltninger for at afbøde dem er. "Tiden er på vores side:Satellit-æraen dækker nu en tilstrækkelig lang tidsperiode til at lade os spore konsekvenserne af den politiske udvikling på skovrydning eller observere indflydelsen af ​​stigende tørkehændelser på vegetationen," siger Raphael Ganzenmüller, en anden LMU-geograf, der var involveret. i undersøgelsen.

"Jo flere data vi har - for eksempel om græsmarksvegetation og om organisk kulstof i jorden - jo mere præcist kan vi estimere naturlig og menneskeskabt CO₂ fluxer, der fremmer vores forståelse af hele den terrestriske kulstofcyklus," siger Selma Bultan.

En øget tidsmæssig opløsning af dataene kunne også gøre det muligt for forskere at analysere indflydelsen af ​​kortsigtede ekstreme begivenheder såsom individuelle tørkeperioder inden for et enkelt år. "Vores undersøgelse afslører potentialet ved at integrere observationsdata i modeller for mere robuste estimater af global CO₂ fluxer – dette viser de stadigt stigende muligheder, der åbnes af satellitbaseret jordobservation."

Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications . + Udforsk yderligere

Video:At tælle kulstof