Исследовательская группа, проводившая исследование, в которую входит Сара Раушер из Университета Делавэра, рассмотрела как полевые результаты, так и ряд подтвержденных региональных прогнозов и глобальных имитационных моделей различной сложности, чтобы прийти к этому мрачному выводу.«Независимо от того, как мы исследовали проблему, мы получили один и тот же результат. Этот консенсус вселяет в нас уверенность в этом прогнозе смертности лесов», — сказал Раушер, доцент кафедры географии Колледжа Земли, океана и окружающей среды Университета штата Вашингтон.
Юго-запад США — это полузасушливый регион, который включает, среди прочего, Аризону, а также части Нью-Мексико, Калифорнию, Колорадо, Юту и Техас. По данным Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, только в Аризоне и Нью-Мексико на территории 11 национальных лесов занимают площадь более 20 миллионов акров.Утрата обширного лесного покрова на юго-западе может внести дополнительный углерод в атмосферу, вызывая дополнительное потепление.
Это связано с тем, что деревья и подлесная растительность, такая как кусты и кусты, улавливают углерод из атмосферы. По словам Раушера, меньше растительности означает меньше улавливания углерода, что может создать петлю отрицательной обратной связи, которая может ускорить изменение климата.
Недавние засухи на юго-западе вызвали значительную гибель деревьев даже среди засухоустойчивых видов. Самый последний пример — 2002–2003 годы, когда ученые и коллеги из Лос-Аламоса заметили высокий уровень гибели таких засухоустойчивых деревьев, как сосна пинон и можжевельник.
Это, вкупе с аналогичными сообщениями со всего мира, указывающими на рост числа погибших деревьев, побудило нынешнюю группу ученых задуматься о том, связано ли это с изменением климата.«Повышение вероятности смертности можжевельника имеет тревожные последствия для хвойных пород в целом, потому что исторически можжевельник испытывал гораздо меньшую смертность, чем другие хвойные деревья в засуху», — пишут исследователи в статье.В полевых экспериментах под руководством ведущего автора статьи Нейта МакДауэлла, эколога из Лос-Аламосской национальной лаборатории, и его коллеги изучали деревья в зарослях можжевельника в Нью-Мексико.
В течение пятилетнего исследования они ограничили почти 50 процентов осадков с трех участков площадью в одну милю, чтобы имитировать засушливые условия. В течение периода исследования 80 процентов зрелых сосен на трех участках погибли, а другие деревья испытали связанные с этим стрессовые воздействия засухи.Одновременно исследователи использовали набор вычислительных моделей различной сложности — от эмпирических статистических моделей до механистических моделей, использующих алгоритмы для описания того, как функционируют растения, до сложных глобальных моделей, в том числе тех, которые учитывают динамическую растительность, — чтобы предсказать, как деревья будут реагировать на засуху в будущем в соответствии с прогнозируемыми сценариями глобального потепления.
Усредняя все модели вместе, результаты исследования показывают, что 72 процента чистых лесов региона вымрут к 2050 году, а к 2100 году произойдет почти 100-процентная гибель лесов на юго-западе США.Раушер, который начал работать над проектом, будучи штатным научным сотрудником в Лос-Аламосской национальной лаборатории, и ученый, получивший докторскую степень, Сяоянь Цзян разработали эксперимент с глобальной климатической моделью, используя восемь различных симуляций, все с разной температурой поверхности моря.«Нам нужно было придумать, как заставить одну модель вести себя так, чтобы в будущем можно было получить целый ряд возможностей того, как будут реагировать климат и растительность.
Для этого мы использовали модели температуры поверхности моря, которые предсказывали другие модели, поскольку море температура поверхности играет важную роль в формировании того, как осадки могут измениться в условиях потепления, — сказал Раушер.В то время как каждое моделирование производило разные модели осадков, результаты климатической модели всегда были одними и теми же: повсеместная гибель деревьев.По словам Раушера, это исследование может быть одним из первых примеров, когда данные наблюдений за смертностью деревьев сочетаются с результатами не только одной, но и многих моделей различной сложности. Моделирование рассматривало наихудший сценарий «обычного ведения бизнеса» для выбросов парниковых газов.
«В этом регионе США есть красивые старые леса с такими историческими деревьями, как сосна Пондероза, которых нет во многих других местах. Безлесный Юго-Запад стал бы серьезным изменением не только для ландшафта, но и для всей экосистемы», — сказал Раушер. сказал. «Всегда есть надежда, что если мы сократим выбросы углерода, если мы продолжим бороться с изменением климата, то, возможно, эти ужасные прогнозы не сбудутся».Модели не учитывали, будет ли растительность адаптироваться к более теплым условиям или уменьшению количества осадков, чтобы выжить. Другая возможность — существование рефугиумов — областей с относительно неизменным климатом — которые могут помочь некоторым видам выжить до тех пор, пока будущие климатические изменения не позволят им снова расти.
По словам исследователей, на прогнозы также могут повлиять увеличение частоты и силы лесных пожаров, увеличение численности популяций насекомых и неспособность саженцев пустить корни.