Innowacyjny model ekosystemowy rzuca nowe światło na zmianę klimatu w Arktyce
Od kilkudziesięciu lat jesteśmy świadkami ocieplania Arktyki zachodzącego w niespotykanym dotąd tempie, znacznie szybszym niż w przypadku innych obszarów naszej planety. Takie zjawisko nie może pozostawać bez poważnych konsekwencji dla lokalnych ekosystemów. Wywołane ociepleniem zmiany w roślinności i wiecznej zmarzlinie mogą w istotny sposób wpłynąć na emisję lotnych związków organicznych pochodzenia biologicznego (BVOC). Te wysoce reaktywne w atmosferze substancje są uwalniane przez rośliny i glebę, wywierając poważny wpływ zarówno na jakość powietrza, klimat, jak i procesy zachodzące w ekosystemie. Co więcej, ich wpływ nie ogranicza się wyłącznie do oddziaływania na lokalne środowisko – poprzez zmianę składu atmosfery wpływają również na systemy klimatyczne. Obecnie realizujemy wiele obserwacji terenowych i badań laboratoryjnych dotyczących emisji BVOC przez rośliny i gleby w Arktyce, jednak często nie są one uwzględniane w najnowszych modelach i prognozach. Problem ten dostrzegł zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu MABVOC realizowanego dzięki wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, który postanowił włączyć dane na temat dynamiki BVOC uzyskane w wyniku badań terenowych do wielkoskalowego modelu ekosystemu LPJ-GUESS. Badacze zastosowali ten model w celu dokładniejszego oszacowania i prognozowania emisji BVOC nad regionem panarktycznym. „Celem naszych prac w ramach projektu było lepsze zrozumienie rozkładów przestrzenno-czasowych oraz wielkości emisji BVOC z rejonu Arktyki”, wyjaśnia Jing Tang, stypendystka działania „Maria Skłodowska-Curie”.
Kluczowe odkrycia dotyczące BVOC
„Odkryliśmy, że nieustanne ocieplanie klimatu samo w sobie znacząco zwiększa emisje BVOC z rejonu Arktyki”, zauważa koordynatorka projektu Riikka Rinnan. Badacze ustalili również, że ocieplanie może bezpośrednio zwiększać emisję BVOC poprzez pobudzenie procesów fotosyntezy, a jednocześnie może wpływać pośrednio na ich wielkość i skład chemiczny poprzez wydłużenie sezonu wegetacyjnego oraz zmianę składu biomasy i roślinności. „Analiza w perspektywie czternastoletniej w oparciu o model pozwoliła nam dojść do wniosku, że bezpośrednie skutki ocieplenia spowodowały większy wzrost emisji BVOC niż skutki pośrednie. W perspektywie reszty XXI wieku trajektoria emisji BVOC w Arktyce będzie w dużej mierze uzależniona od wzrostu temperatury oraz stężenia CO2 w atmosferze”, twierdzi Rinnan. Skupiając się na BVOC występujących w glebie, badacze projektu MABVOC przeprowadzili szeroko zakrojony przegląd dostępnej literatury dotyczącej tego zjawiska. Na tej podstawie opracowali podsumowania źródeł oraz pochłaniaczy BVOC występujących pomiędzy glebą i atmosferą w różnych ekosystemach, a także zestawienia powszechnie występujących związków na podstawie obserwacji i badań terenowych. Następnie naukowcy byli w stanie zaproponować ogólne ramy modelowania do opisania emisji BVOC z gleby w modelach ekosystemów. Opracowane ramy modelowania stanowią ważny krok w kierunku podjęcia prób modelowania przepływów BVOC w glebie, które obecnie nie są uwzględniane w wielkoskalowych modelach ekosystemów. Tang tłumaczy: „Możliwość nawiązania bliskiej współpracy z badaczami przeprowadzającymi pomiary w Arktyce pozwoliła nam na powiązanie danych z obserwacji terenowych i rozszerzenie ich skali poprzez wykorzystanie ich na potrzeby wielkoskalowych modeli. Zaproponowane przez nas ramy pozwalające na modelowanie przepływów BVOC w glebie uwzględniają również punkt widzenia obserwacji i obejmują ogólne koncepcje modelowania”.
Prace trwają
„Obecnie jesteśmy na etapie dalszego wyliczania wpływu emisji BVOC z ekosystemów na skład chemiczny atmosfery w Arktyce – w tym celu wykorzystujemy aktualne dane dotyczące emisji zgromadzone w ramach projektu”, podsumowuje Tang. Jednocześnie zespół zajmie się gromadzeniem większej ilości danych pomiarowych dotyczących BVOC w glebie, aby opracować oparty na procesach model lotnych związków organicznych pochodzenia biologicznego w glebie pozwalający na lepsze określenie oraz zrozumienie roli gleby w zakresie emisji pochodzących z ekosystemów.
Słowa kluczowe
MABVOC, lotne związki organiczne pochodzenia biologicznego, emisje, Arktyka, gleba, emisje BVOC, model ekosystemu, BVOC, ocieplenie klimatu