Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Nowe życie modeli klimatycznych

Odkrycia dokonane w ramach dwóch, zakrojonych na szeroką skalę projektów finansowanych ze środków unijnych zmienią sposób postrzegania przez naukowców zależności między klimatem Ziemi a obiegiem węgla. Jeden z raportów określa szacunkowo całkowitą fotosyntezę (która pochłania ...

Odkrycia dokonane w ramach dwóch, zakrojonych na szeroką skalę projektów finansowanych ze środków unijnych zmienią sposób postrzegania przez naukowców zależności między klimatem Ziemi a obiegiem węgla. Jeden z raportów określa szacunkowo całkowitą fotosyntezę (która pochłania dwutlenek węgla - CO2), jaka zachodzi każdego roku, a drugi określa ilościowo wpływ temperatury na globalną respirację (która uwalnia CO2). Nowe dane szacunkowe znacznie poprawią istniejące modele wykorzystywane do badania interakcji między CO2 a klimatem. Obydwa badania otrzymały dofinansowanie z projektu CARBOEUROPE IP (Ocena lądowego bilansu węglowego w Europie), dofinansowanego na kwotę 16,3 mln EUR z tematu "Zrównoważony rozwój, zmiany globalne i ekosystemy" Szóstego Programu Ramowego (6PR). Partnerzy projektu CARBOEUROPE IP dążą do poznania, ilościowego ujęcia i prognozowania lądowego bilansu węglowego w Europie. Ponadto naukowcy wykorzystali dane międzynarodowej inicjatywy FLUXNET, która również otrzymała dofinansowanie ze środków unijnych na monitorowanie wymiany CO2 między ekosystemami na Ziemi a atmosferą. W ramach jednego z międzynarodowych badań, prowadzonych przez naukowców z niemieckiego Instytutu Biogeochemii im. Maxa Plancka, przeanalizowano Produkcję Pierwotną Brutto (GPP) Ziemi - całkowitą ilość CO2, jaką rośliny lądowe zużywają każdego roku na fotosyntezę. Christian Beer wraz z kolegami wyjaśnia, że obok respiracji GPP jest jednym z głównych procesów decydujących o wymianie CO2 między lądem a atmosferą. Jako taka wyposaża ekosystemy lądowe w zdolność częściowego równoważenia antropogenicznych emisji CO2. Do tej pory możliwe były jedynie przybliżone szacunki globalnej, lądowej GPP oparte na obserwacjach. "Poznanie czynników sterujących GPP rozmaitych ekosystemów lądowych ma istotne znaczenie, ponieważ my ludzie korzystamy z wielu funkcji ekosystemów, np. do produkcji drewna, włókien czy żywności" - wyjaśnia dr Beer. "Poza tym taka wiedza jest ważna w kontekście zmian klimatu, jako konsekwencji emisji CO2 ze spalania paliw kopalnych, gdyż roślinność znacznie moduluje wymianę gazów cieplarnianych, wody i CO2 między lądem a atmosferą." Naukowcy wykorzystali nowe strumienie danych i połączyli moc pięciu różnych modeli diagnozowania, aby zbadać GPP w latach 1998-2005. Zgromadzili ogromne ilości danych z sieci FLUXNET, która koordynuje regionalne i globalne analizy wyników obserwacji prowadzonych na stanowiskach wież mikrometeorologicznych. Na tych stanowiskach wykonuje się pomiary wymiany CO2, pary wodnej i energii między ekosystemami lądowymi a atmosferą. Dr Beer wraz z kolegami ocenia, że rośliny lądowe usuwają z atmosfery rok rocznie 123 mld ton CO2. Naukowcy ustalili również, że absorpcja CO2 jest najwyraźniejsza (34%) w lasach tropikalnych, a sawanna odpowiada za około 26% absorpcji CO2 na świecie. Poziom opadów jest istotnym czynnikiem w szacowaniu GPP, gdyż ma wpływ na ilość dwutlenku węgla, jaką rośliny wykorzystają do fotosyntezy na ponad 40% terenów pokrytych roślinnością. To odkrycie ma szczególne znaczenie, bowiem obserwuje się znaczne różnice między tradycyjnymi modelami klimatycznymi, gdzie niektóre z nich przeszacowują wpływ opadów na GPP. "Poczyniliśmy olbrzymi postęp w ramach tych badań, korzystając z mnóstwa danych z sieci FLUXNET, obok teledetekcji i ponownej analizy klimatu" - mówi dr Beer. "Dzięki oszacowaniu globalnej GPP możemy wykonać dwie rzeczy: porównać nasze wyniki z modelami procesów [systemu Ziemi] i przeprowadzić dalszą analizę korelacji między GPP a klimatem." Dokładny wpływ temperatury powietrza na globalną respirację (na skutek której organizmy zwracają CO2 do atmosfery), powszechnie określaną jako Q10, jest przedmiotem długoletniej debaty. Większość badań sugeruje, że globalna respiracja jest bardzo wrażliwa na temperaturę, niemniej większość modeli predykcyjnych sugeruje co innego. W ramach innych badań międzynarodowych, prowadzonych pod kierunkiem dr Miguela Mahecha, również z Instytutu Biogeochemii im. Maxa Plancka, ustalono skutki krótkoterminowych zmian temperatury powietrza przy uwalnianiu CO2 przez rośliny z powrotem do atmosfery. Naukowcy dowodzą na podstawie obserwacji przeprowadzonych na 60 różnych stanowiskach FLUXNET, że wartość Q10 jest autonomiczna w stosunku do średnich, globalnych temperatur, niezależnie od specyficznych warunków ekosystemu. Jedną z wad wcześniejszych modeli predykcyjnych, jaką zauważyli naukowcy, była niezdolność do wprowadzenia spójnych skal czasowych. Dr Mahecha wraz z kolegami przeanalizował respirację 60 różnych ekosystemów w dokładnie tej samej skali czasowej i określił wartość Q10 na 1,4. Badania przynoszą dowody na istnienie uniwersalnej, wewnętrznej wrażliwości respiracji ekosystemów lądowych na temperaturę. W perspektywie długofalowej dodatkowe czynniki, takie jak wolna przemiana dwutlenku węgla w glebie i dostępność wody, również odgrywają kluczową rolę w bilansie węglowym. "Nasze kluczowe odkrycie polega na tym, że stosunek krótkoterminowej wrażliwości respiracji ekosystemów na temperaturę i temperatury powietrza zbiega się w jedną, globalną wartość " - wyjaśnia dr Mahecha. "W przeciwieństwie do wyników wcześniejszych badań pokazujemy, że wrażliwość respiracji ekosystemów na zmiany temperatury wydaje się być niezależna od czynników zewnętrznych i stała w ekosystemach. Innymi słowy odkryliśmy generalną zależność między zmianą temperatury a respiracją ekosystemów... Nasze odkrycia godzą pozorne sprzeczności między modelowaniem a badaniami w terenie." W ujęciu ogólnym nowe szacunki przyczynią się do udoskonalenia modeli predykcyjnych, które umożliwią naukowcom ilościowe określenie wpływu obiegu węgla na stale zmieniający się klimat na Ziemi. Odkrycia wyposażają naukowców w ważne narzędzia do lepszego poznawania ekosystemów na świecie.

Kraje

Niemcy

Powiązane artykuły