К такому выводу пришли результаты нового межведомственного исследования, проведенного ученым из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Лаборатория Беркли). Он основан на обширных наземных и атмосферных наблюдениях за CO2, спутниковых измерениях растительности и компьютерном моделировании. Исследование опубликовано 8 ноября в журнале Nature Communications.
Чтобы было ясно, деятельность человека продолжает выделять все большее количество углерода, а концентрация CO2 в атмосфере, которая сейчас составляет 400 частей на миллион (ppm), продолжает расти. Но ученые обнаружили, что в период с 2002 по 2014 год скорость, с которой увеличивалась концентрация CO2 в атмосфере, оставалась стабильной и составляла около 1,9 частей на миллион в год. Кроме того, доля CO2, ежегодно выделяемого в результате деятельности человека, остается в атмосфере примерно на 20 процентов. Это замедление не поспевает за выбросами, поэтому общее количество антропогенного CO2 в атмосфере увеличилось, но не так быстро.
И за это, как показывают новые исследования, мы можем благодарить растения.«Это подчеркивает необходимость выявления и защиты экосистем, в которых поглотитель углерода быстро растет», — говорит Тревор Кинан, научный сотрудник лаборатории климата Беркли.
Отдел экосистемных наук и автор статьи.Ученые связывают замедление темпов роста CO2 с увеличением фотосинтетической активности на суше, вызванным повышением уровня CO2 в результате выбросов ископаемого топлива. Это эффект снежного кома: по мере повышения уровня CO2 в атмосфере усиливается фотосинтетическая активность, и растения поглощают больше углерода, что способствует большему росту растений, большему фотосинтезу и большему поглощению углерода.Они также опознали другого игрока.
Дыхание растений, процесс, в котором растения используют кислород и производят CO2, не увеличивался так быстро, как фотосинтез, в последние годы. Это связано с тем, что дыхание растений чувствительно к температуре, и на него повлияло недавнее замедление глобального потепления, которое наиболее значительно наблюдалось над землями, покрытыми растительностью. Таким образом, между 2002 и 2014 годами растения поглощали больше CO2 в результате фотосинтеза, но не «выдыхали» больше CO2 в атмосферу посредством дыхания.«Эти изменения уменьшили количество антропогенного CO2, остающегося в атмосфере, и, таким образом, замедлили накопление атмосферного CO2», — говорит Кинан.
Их находки дают возможный ответ на тайну климата. Темпы роста атмосферного CO2 неуклонно росли во второй половине 20-го века, с 0,75 ppm / год в 1959 году до 1,86 ppm / год в 2002 году. Но Кинан и его коллеги обнаружили точку перегиба в прошлом году, когда они проанализировали последние данные Глобальный углеродный проект, ежегодно оценивающий выбросы углерода и их источники.
С 2002 года темпы роста оставались неизменными.Эта пауза особенно удивительна, потому что она возникла, когда деятельность человека выбрасывает в атмосферу все больше и больше углерода. Весь этот CO2 должен куда-то уходить, поэтому ученые заподозрили, что что-то в углеродном цикле в последнее время сильно изменилось.«Мы полагали, что один из основных поглотителей углерода на планете неожиданно усилился.
Вопрос был в том, какой именно?» — говорит Кинан.Ученые исключили океаны как главную причину, потому что большинство компьютерных моделей согласны с тем, что количество углерода, поглощаемого океанами, неуклонно растет в последние годы.
Остались наземные экосистемы, которые от года к году претерпевают большую изменчивость в поглощении углерода, и двумя самыми большими факторами, влияющими на эту изменчивость, являются фотосинтез и дыхание растений.
Чтобы изучить эти влияния, ученые использовали десять «глобальных динамических моделей растительности», которые предсказывают, как земной углеродный цикл изменяется с течением времени.Они также использовали модель, которая включает спутниковые измерения растительного покрова и активности растений, чтобы предсказать глобальную скорость фотосинтеза и дыхания. Они подтвердили модель, сравнив ее результаты с данными AmeriFlux и FLUXNET, которые представляют собой сети исследовательских вышек вихревой ковариации, которые измеряют потоки углерода, воды и энергии в экосистемах в Северной и Южной Америке. Berkeley Lab управляет AmeriFlux для Министерства энергетики.
Модельные прогнозы были построены с использованием различных сценариев уровня СО2 в атмосфере, температуры, влажности почвы и других процессов. Это позволило исследователям оценить влияние этих процессов на углеродный цикл Земли.Взятые вместе, модели сосредоточились на повышении уровня СО2, оказывающем наибольшее влияние на фотосинтез и дыхание растений. В результате увеличивается поглощение углерода землей, особенно в тропических и высокоширотных экосистемах.
В частности, модели предполагают, что повышение уровня CO2 привело к тому, что наземные экосистемы удвоили скорость поглощения углерода, с одной-двух петаграмм углерода в год в 1950-х годах до двух-четырех петаграмм углерода в год в 2000-х годах. Для сравнения, человеческая деятельность выделяет от девяти до десяти петаграмм углерода в год (одна петаграмма равна одному триллиону килограммов).
Ученые пришли к выводу, что это увеличение поглощения углерода притормозило темпы роста атмосферного CO2 в период с 2002 по 2014 год.«К сожалению, этого увеличения недостаточно, чтобы остановить изменение климата», — говорит Кинан, добавляя, что их результаты отвечают на вопросы и ставят новые. «Мы показали, что увеличение поглощения углерода землей происходит, и с правдоподобным объяснением почему. Но мы не знаем точно, где поглотитель углерода увеличивается больше всего, как долго это увеличение продлится или что это означает для будущее климата Земли ".