"Hijau" Bumi mempercepat pemanasan di kawasan sejuk dan melambatkan dalam gersang • Alexander Berezin • Berita sains mengenai "Unsur" • Iklim, Sains Bumi

Penghijauan Bumi mempercepat pemanasan di kawasan sejuk dan melambatkan kering

Rajah. 1. Perubahan dalam indeks permukaan daun (ILP) di bahagian-bahagian lain di dunia untuk tahun 1982-2015. Warna pada peta sesuai dengan skala peratusan di bawahnya. Putih menunjukkan kawasan di mana tumbuh-tumbuhan kurang terwakili. Imej © R. Myneni dari bu.edu

Ahli klimatologi Eropah yang diketuai oleh Giovanni Forcieri dari Pusat Penyelidikan Bersama Suruhanjaya Eropah, mengkaji imej satelit, mendapati hubungan luar biasa antara penghijauan planet akibat pemanasan global dan perubahan suhu purata di zon gersang dan sederhana. Di iklim sederhana, penghijauan, seperti yang dijangka, mempercepatkan kenaikan suhu. Kesimpulan lain kerja itu tidak dijangka: penyebaran tumbuhan di zon gersang menghalang pemanasan di sana lagi.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, makin banyak bukti semakin meningkat bahawa kenaikan karbon dioksida di atmosfera dan peningkatan suhu yang dihasilkan menyebabkan "penghijauan yang meluas" (penghijauan yang meluas) – peningkatan dalam tumbuh-tumbuhan (lihat E. Anagnostou et al., 2016. Menukar CO atmosfera2 Iklim cenozoik, serta berita2 di atmosfera meningkatkan perlindungan tumbuhan, "Elements", 04/05/2016).Dalam kerja ini, didapati bahawa dengan 25-50% daratan terestrial tertanam dengan tumbuh-tumbuhan (data berbeza-beza mengikut satelit tertentu, kerana gambar-gambar diambil pada masa yang berlainan), indeks permukaan daun meningkat (indeks indeks daun atau ILP; , LAI) – kawasan daun per unit permukaan tanah. Sebaliknya, ia jatuh sebanyak kurang daripada 4%, dan tempat-tempat kejatuhan ini bertepatan dengan kawasan penebangan hutan yang aktif.

Untuk memahami apa faktor yang bertanggungjawab untuk penghijauan planet ini, penulis kajian 2016 ini memodelkan proses penghijauan, "menguatkan" atau "melemahkan" parameter tertentu di dalamnya dan menilai bagaimana ini mempengaruhi peningkatan atau penurunan intensiti fenomena simulasi. Dalam kes ini, model meletakkan kesan utama aktiviti manusia terhadap tumbuhan. Akibatnya, 70% daripada peningkatan yang dicatatkan dalam ILP disediakan oleh penambahan kepekatan karbon dioksida di atmosfera: "dengan mematikan" parameter ini, para penyelidik mendapat penurunan sebanyak 70%. Mekanisme seperti kesan CO2 dalam model itu dua kali ganda. Pertama, karbon dioksida adalah "bahan binaan utama" tumbuh-tumbuhan, kerana ia berasal dari molekul organik yang dibina dalam proses fotosintesis.Kedua, kelebihannya mengurangkan keperluan tumbuhan untuk air. Untuk mendapatkan karbon dioksida dari udara, tumbuhan membuka stomata. Lebih banyak CO2, semakin kecil permukaan stomata yang mereka perlukan (lihat H.J de Boer et al., 2011.)2). Oleh kerana air juga menguap melalui jurang stomatal, penurunan di kawasan mereka melambatkan kehilangan kelembapan. Dan apabila tumbuh-tumbuhan mendapat lebih banyak karbon dioksida, dan kehilangan air mereka ketika bernafas jatuh, mereka tumbuh lebih aktif dan indeks daun daun meningkat.

Dari data simulasi yang sama (apabila penulis "menghidupkan" dan "mematikan" faktor-faktor tertentu dan membandingkan hasil "penyahajaan" yang disimulasikan), maka pertumbuhan suhu purata tahunan sebanyak 8% membolehkan tumbuh-tumbuhan bergerak ke tempat yang dahulu tundra Satu lagi 9% memberikan baja nitrogen, yang, selepas pengenalan mereka, secara beransur-ansur menyebar di luar batas kawasan pertanian. Baki 13% datang dari penanaman hutan (terutamanya di China dan Amerika Syarikat), pengurangan tanah ladang dan faktor-faktor lain. Bahagian Eropah Rusia tergolong dalam kawasan di mana penghijauan paling jelas. Oleh kerana kesan faktor-faktor tertentu di seluruh negara tidak dipelajari, sukar untuk menentukan sebab-sebab tertentu untuk penghijauan untuk negara kita.

Ahli klimatologi dari Pusat Penyelidikan Bersama Suruhanjaya Eropah dan Universiti Ghent (Belgium), yang diketuai oleh Giovanni Forcieri (Giovanni Forzieri) memutuskan untuk mengetahui apa yang telah lalu, kesan sebenar penghijauan planet berkenaan pemanasan global pada tahun 1982-2011. Untuk melakukan ini, mereka mengambil gambar satelit untuk tempoh ini (dataset Kajian Model Pemetaan dan Pemetaan Global), berbanding perubahan dalam ILP untuk wilayah yang berlainan di dunia (Rajah 2, A) dan dengan itu menapis penilaian rakan-rakan mereka dibuat tahun sebelumnya.

Rajah. 2 A – Perubahan indeks kawasan daun (ILP, pada graf LAI) untuk tahun 1982-2011. B – kepekaan suhu purata tempatan kepada kesan penghijauan, diukur sebagai nisbah suhu purata harian ke ILP. C – Perubahan suhu purata tempatan akibat perubahan dalam ILP untuk tahun 1982-2011. Titik hitam kawasan di mana turun naik parameter di atas mempunyai kepentingan statistik yang tinggi yang diserlahkan. Imej dari artikel dalam perbincanganSains, dengan perubahan

Mengikut keputusan kumpulan Fortieri, penghijauan secara signifikan secara statistik dilihat pada 46% daripada semua tanah yang dilindungi oleh tumbuh-tumbuhan (dan semuanya meliputi 85% tanah).Ini lebih spesifik daripada anggaran tahun lepas (dalam lingkungan 25-50%), kerana dalam karya itu mereka menggunakan pelbagai imej satelit dari tempoh hingga 2014, dan adalah mustahil untuk mendamaikan data dari tahun-tahun yang berbeza tanpa kehilangan ketepatan. Dengan tidak memasukkan data dari 2011-2014, mungkin untuk mendapatkan anggaran yang lebih tepat.

Ketara secara statistik panggil hasilnya, kebarangkalian kejadian tidak sengaja yang kecil. Sebagai peraturan, tahap p yang dipanggil sama dengan 0.05 dianggap had signifikan. Pada tahap p-0.05, terdapat kebarangkalian 5% bahawa hubungan antara pembolehubah yang terdapat dalam sampel (di sini, kenaikan ILP dari masa ke masa) hanyalah ciri rawak sampel ini. Sekiranya pergantungan di antara pembolehubah sebenarnya tidak hadir (hipotesis nol, dalam kes ini ILP tidak berkembang dari masa ke masa), maka seseorang boleh menjangkakan kebergantungan yang sama atau lebih kuat antara pembolehubah hanya dalam satu daripada dua puluh sampel data pemerhatian.

Selepas membandingkan perubahan dalam ILP di rantau-rantau yang berlainan di planet ini, data imej-imej tersebut diletakkan dalam model yang menerangkan penerimaan haba di permukaan bumi dalam bentuk radiasi matahari dan kerugian seterusnya.Haba yang terhasil dikira sebagai jumlah radiasi gelombang panjang Matahari dan radiasi gelombang pendek yang diserap oleh permukaan Bumi (Rα). Kerugian disebabkan oleh radiasi inframerah, meninggalkan ruang (LWkeluar), haba (H) dan laten (isoterma) haba (dalam model LE) yang dianggap (bukan bersifat isothermal). Tersembunyi adalah haba yang diserap atau dilepaskan oleh sistem termodinamika tanpa perubahan suhu dalam sistem ini, contohnya, apabila air menguap (lihat Panas yang tersembunyi dan dirasakan). Keseimbangan haba dikira menggunakan LWout ≅ Rα – LE – H. LE dikira dari data pernafasan tumbuhan.

Untuk mengira isipadu air yang disejat oleh tumbuhan dalam keadaan tertentu, model Global Evaporation Model Amsterdam Model 2b (GLEAM v2B) telah digunakan. Untuk mengetahui bagaimana ketiadaan penghijauan akan mengubah suhu yang diamati di kawasan yang berlainan, data yang dikira mengikut skema yang diterangkan di atas dibandingkan dengan suhu rekod sebenar. Sekiranya, selepas mengecualikan kesan penghijauan, model tidak menghasilkan semula suhu yang diperhatikan, penulis menyimpulkan bahawa kenaikan indeks permukaan daun menyebabkan pemanasan atau penyejukan.

Walaupun peralihan di ILP semasa tempoh pemerhatian mengubah pantulan permukaan bumi di mana-mana, akibat perubahan ini berbeza. Di zon di mana suhu tahunan purata di bawah 280 K (6.85 ° C, kawasan sejuk atau iklim sederhana), permukaan haba yang hilang terutamanya terutamanya dalam bentuk radiasi inframerah yang masuk ke ruang angkasa. Kawasan penghijauan intensif untuk kawasan sejuk bertepatan dengan kawasan kenaikan suhu yang lebih pesat (Rajah 2, C). Khususnya, ia berlaku di Kanada dan Eropah Tengah.

Seperti yang ditunjukkan oleh pengiraan, ini berlaku kerana tanah yang ditutup dengan tumbuh-tumbuhan mencerminkan sinaran matahari jauh lebih lemah daripada yang kurang (kurang LWout). Benar, di Amerika Utara dan Eurasia, kesan ini hampir sepenuhnya dikompensasikan oleh pembalakan dan kebakaran hutan (terdapat LWout meningkat kerana ini). Tanpa mereka, menurut pengiraan, kenaikan suhu di kawasan-kawasan ini akan lebih tinggi. Ini tidak bermakna pemanasan telah berhenti di sini. Menurut kajian itu, ia akan berlaku, tetapi kesan penghijauannya secara tempatan dikurangkan kepada hampir sifar. Apabila perubahan iklim di zon sejuk diabaikan dalam model tanpa penghijauan, kenaikan purata suhu tahunan adalah 9% kurang daripada diperhatikan dalam amalan.Dari sini, penulis menyimpulkan bahawa disebabkan kawasan-kawasan yang iklim sederhana di mana tidak ada pemotongan, penghijauan meningkat pemanasan semasa di kawasan sejuk sebanyak 10%.

Tetapi di mana suhu purata tahunan melebihi 290 K (16.85 ° C, zon cuaca panas), kerugian melalui haba terpendam (LE dalam model) memainkan peranan yang tidak disangka besar dalam keseimbangan haba serantau. Seperti yang ditunjukkan oleh pengiraan penulis, peningkatan jumlah tumbuhan yang dikesan oleh ILP menyebabkan peningkatan jumlah air yang disejat oleh tumbuhan ke atmosfer semasa bernafas. Oleh kerana itu, jumlah tenaga yang luar biasa yang besar telah hilang oleh permukaan dalam bentuk panas pendam. Ini menyebabkan penyejukan kawasan permukaan yang ketara di kawasan yang mempunyai iklim panas. Ini terutamanya dinyatakan di kawasan yang biasanya tidak banyak hujan, contohnya, di Australia dan Afrika Selatan (Rajah 2, C).

Kesan penyejukan yang dikira bekerja di zon iklim, yang mencakupi 60% daripada semua tumbuhan daratan. Walaupun penghijauan yang berterusan tidak dapat mengimbangi pemanasan global di mana-mana, untuk kawasan ini ia mengurangkan pertumbuhan purata suhu tahunan sebanyak 14%.Bagi sesetengah bahagian planet ini, ia amat jelas. Di Afrika Selatan, di Amerika Selatan timur dan di Australia antara 1982 dan 2011, penghijauan menurunkan suhu tahunan purata sebanyak 0.4 K setiap dekad. Mungkin ini disebabkan hujan sederhana di kawasan ini. Mengikut perhitungan penyelidik, pengurangan berkurang, semakin ketara dalam keseimbangan haba suatu kawasan tertentu adalah proporsi haba terpendam yang masuk ke dalam penyejatan air oleh tanaman.

Para penyelidik mendapati bahawa dalam tahun-tahun sejuk terutamanya di kawasan dengan suhu tahunan purata kurang daripada 280 K, kesan pemanasan penghijauan ternyata lebih kuat daripada yang "biasa", sehingga 5 kali. Di kawasan-kawasan iklim panas pada tahun-tahun yang sangat panas, kesan penyejukan penghijrahan juga muncul beberapa kali lebih kuat. Terutama panas atau sangat sejuk, para penulis menganggap tahun-tahun apabila suhu tahunan purata menyimpang dari norma dalam satu arah atau yang lain dengan lebih dari 0.5 K. Oleh itu, tumbuhan mengurangkan turun naik suhu pada tahun-tahun ketika mereka jauh menyimpang dari norma.

Pada skala planet, kedua-dua kesan penghijauan – "pemanasan" dan "penyejukan" – hampir dipinjam antara satu sama lain.Kesan kumulatif mereka merendahkan suhu permukaan bumi (berbanding dengan pilihan tanpa penghijauan) dengan hanya 0,007 K setiap dekad. Kesan iklim global yang paling penting pada permulaan tumbuhan ialah dengan menyumbang kepada pemanasan di kawasan yang sejuk dan memperlambatnya dalam iklim yang panas, penghijauan "menyamakan" iklim bumi, melembutkannya.

Para penyelidik tidak menumpukan perhatian kepada persoalan di mana air diambil di zon gersang planet, yang tumbuhan yang menguasai mereka menguap. Walau bagaimanapun, setakat 2016, ditunjukkan bahawa menurut pemerhatian sejak 60 tahun yang lalu, hujan di atas tanah di seluruh dunia meningkat (lihat MG Donat et al., 2016. Lebih banyak hujan ekstrem) membawa kepada peningkatan penyejatan dari permukaan laut. Untuk kawasan kering di bumi, pertumbuhan adalah 1-2% setiap dekad. Iaitu, tumbuh-tumbuhan menggunakan kelembapan yang jatuh ke kawasan ini kerana hujan yang lebih kuat.

Kerja baru telah menunjukkan bahawa peningkatan penutupan tumbuh-tumbuhan yang disebabkan oleh pelepasan anthropogenic carbon dioksida mempercepat pemanasan dalam iklim yang sederhana dan sejuk dan pada masa yang sama memperlahankannya dalam gersang.Ini adalah penyimpangan yang agak tajam dari pandangan yang popular, menurut pemanasan global yang mana akan meningkatkan kemarau dan secara intensif menaikkan suhu di zon cuaca kering. Dalam karya-karya terdahulu, disimpulkan bahawa kawasan-kawasan tropika di Timur Tengah dan gersang akan menjadi tidak sesuai untuk orang-orang menjelang akhir abad ini (lihat SC Sherwood dan M. Huber, 2010.) . Malah dalam senario pembangunan yang tidak membayangkan tidak sesuai, ia dianggap bahawa pemanasan akan membawa kepada hasil yang lebih rendah (lihat J. Hansen dan M. Sato, 2016. Iklim serantau). Beberapa kajian berpendapat bahawa proses mengurangkan hasil dan habitat umum untuk habitat sudah dijalankan (lihat C. P. Kelley et al., 2014). Kekeringan Syria).

Data yang telah muncul pada tahun-tahun kebelakangan ini (lihat Benjamin D. Stocker et al., 2016. Penghijauan Bumi dan pemandunya, serta artikel yang terang) menunjukkan bahawa indeks kawasan daun, serta intensiti pemendakan, secara aktif berkembang, termasuk termasuk di zon gersang (kecuali laman pembalakan aktif). Walau bagaimanapun, anggaran terdahulu tidak hanya dipengaruhi oleh kekurangan data tertentu, yang mana kebarangkalian pertumbuhan padang pasir dihitung berdasarkan pemodelan, dan bukannya trend yang boleh dilihat – pertimbangan teoretikal juga memainkan peranan dalam pembentukan mereka.Salah satu yang paling penting di antara mereka adalah idea peranan membimbangkan sel Hadley.

Sel Hadley (Rajah 3) adalah kawasan peredaran tertutup massa udara di atmosfer bumi, yang diamati pada latitud rendah (dari 0 hingga 30-40 darjah di setiap hemisfera). Dipanaskan di permukaan zon khatulistiwa, udara naik ke ketinggian 10-15 kilometer dan bergerak ke kutub, dan kemudiannya secara beransur-ansur menyejuk dan jatuh ke permukaan bumi. Wap air di dalamnya mengalir dan jatuh sebagai hujan. Di kedua hemisfera, udara kering dari 30 darjah bergerak kembali ke khatulistiwa, tetapi tidak lagi membawa hujan. Ia adalah udara yang melewati padang pasir tropika dan bertanggungjawab terhadap kekurangan hujan di atasnya.

Rajah. 3 Sel Hadley (skala atmosfera tidak sepadan dengan yang sebenar). Pada musim panas mereka berkembang ke utara, dan pada musim sejuk mereka berundur ke selatan. Imej dari continentsandoceans.com

Setiap musim panas, sel Hadley di setiap hemisfera beralih ke kutubnya. Ini disebabkan kenaikan suhu musim panas dan penyejukan udara yang lebih perlahan ketika bergerak ke kutub yang sama. Oleh kerana itu, ahli klimatologi telah lama percaya bahawa ketika suhu global meningkat, batas-batas sel Hadley akan beralih ke kutub, yang akan menyebabkan dominasi udara kering di latitud di atas 30 darjah.kembali ke khatulistiwa pada ketinggian rendah. Ini sepatutnya menyebabkan desertifikasi yang meluas. Benar, ini adalah lemah berkaitan dengan fakta bahawa dalam sejarah Bumi sudah ada tempoh iklim yang lebih hangat, yang tidak disertai dengan pemusnahan besar-besaran (lihat iklim Holocene optimum).

Stefan Kröpelin, penjelajah Jerman yang terkenal di Sahara, berdasarkan pemerhatiannya terhadap gurun dan separa padang pasir di Afrika, telah berulang kali menimbulkan isu bahawa faktor-faktor yang lebih umum, seperti meningkatnya karbon dioksida dan evaporability, sebenarnya membawa kepada penghijauan kawasan gersang planet-planet. Seperti yang dia katakan, di Sahara dan Sahel dalam beberapa dekad kebelakangan ini terdapat permulaan tumbuhan: nampaknya di mana ia tidak wujud sebelum ini. Walau bagaimanapun, pemerhatian sedemikian sukar untuk dipertimbangkan secara menyeluruh, kerana ia dijalankan secara semata-mata oleh cara berasaskan tanah. Satu siri kerja baru, menggunakan imej satelit seluruh bumi untuk beberapa dekad untuk kali pertama, memberikan gambaran yang lebih lengkap yang mengesahkan tesis Kröpelin dan model yang bertentangan yang meramalkan pemanasan akan menyebabkan desertifikasi di kawasan-kawasan yang gersang Bumi (lihat J.Guiot, W. Cramer, 2016, Perubahan iklim: Tahap Perjanjian Paris 2015 dan ekosistem lembangan Mediterranean).

Sumber: Giovanni Forzieri, Ramdane Alkama, Diego G. Miralles, Alessandro Cescatti. Satelit menunjukkan perbandingan yang berbeza terhadap penghijauan bumi yang meluas Sains. 2017. V. 356. I. 6343. P. 1180-1184. DOI: 10.1126 / science.aal1727.

Alexander Berezin


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: