Плохая погода приведёт к дополнительным выбросам углекислого газа

Изменение климата имеет приводящую в замешательство тенденцию усиливаться посредством эффектов обратной связи. Таяние морского льда обнажает тёмную воду, позволяя океану поглощать больше тепла. Потепление Арктики ускоряет выделение углекислого газа из вечной мерзлоты. И, как заметили исследователи на недавней конференции в Зеефельде (Австрия), экстремальные климатические явления — периоды сильной жары, засухи и бури — способны помешать росту растений, ослабив главный буфер на пути к увеличению атмосферной концентрации CO₂.

«Периоды сильной жары и засухи, скорее всего, участятся в более тёплом климате, и экосистемы каким-то образом на это ответят, — говорит Филипп Сье из Лаборатории наук о климате и окружающей среде в Жиф-сюр-Иветт (Франция). — А бури добавят проблеме масштаба».

Конференцию организовал проект Евросоюза CARBO-Extreme, коллаборация 27 групп из 12 стран с бюджетом €3,3 млн. Её участники продемонстрировали целый ряд инструментов для выявления того, как погодные экстремумы влияют на круговорот углерода в земной коре, в том числе числовые модели, измерения параметров потока CO₂ и полевые эксперименты. Сегодняшняя задача, отмечает г-н Сье, заключается в прогнозировании того, как изменится частота экстремальных климатических явлений, и моделировании замысловатых физиологических реакций (многие из которых плохо изучены) растений и экосистем.

Сухопутные растения представляют собой гигантскую углеродную «воронку», ибо высасывают из воздуха углекислый газ, без которого не создашь ни листьев, ни древесины, ни корней. Мировой объём этой «трубы» варьируется от года к году, но в среднем она поглощает до четверти годовых выбросов CO₂ в результате сжигания ископаемого топлива. И такие явления, как засухи, лесные пожары и бури, скорее всего, приведут к ярко выраженному сужению «воронки», подчёркивает Маркус Райхштайн из Биогеохимического института Общества Макса Планка (ФРГ), координатор проекта CARBO-Extreme.

Воздействие климатических аномалий уже поддаётся обнаружению. Спутниковые наблюдения и данные измерений CO₂ с помощью приборов, установленных на метеорологических мачтах, говорят о том, что экстремальные явления уменьшили продуктивность растений в среднем на 4% в южной Европе и на 1% — в северной, рассказывает г-н Райхштайн. В результате годовое поглощение углерода снизилось на 150 млн т — эквивалент более чем 15% годовых рукотворных выбросов углекислого газа в Европе. Наиболее экстремальные явления способны превратить леса и луга из поглотителей углерода в его источники. В одном только 2003 году период рекордной жары в Европе привёл к высвобождению такого количества CO₂, которое в нормальных условиях запасается за четыре с лишним года.

Пока учащение погодных экстремумов не зарегистрировано. Но ждать осталось недолго. Климатолог Рейндерт Харсма из Метеорологического института Королевства Нидерланды предсказывает рост числа бурь ураганной силы вроде циклона Лотарь, который в 1999 году обрушился на северо-восточное побережье Бискайского залива, уничтожив 16 млн т лесной биомассы. К концу века, если верить моделям, бури, аналогичные Лотарю и циклону, вызвавшему большие разрушения во Франции в 2009 году, будут происходить в Европе в 25 раз чаще. Вероятность периодов страшной жары в Европе, как ожидается, вырастет к середине века на порядок.

Нехватка воды приводит к тому, что растениям становится труднее бороться с патогенами и насекомыми. После жары 2003 года гусеницы опустошили средиземноморские дубравы близ Монпелье во Франции. Исследователи полагают, что из-за этого произошло выделение большого количества углекислого газа, но предсказать подобные реакции трудно. Сильные засухи 2005 и 2010 годов в бассейне Амазонки, по-видимому, заставили тропический лес освободит гораздо меньше углерода, чем ожидалось, указывает г-н Сье. «В одних экосистемах слабые возмущения дают сильный эффект, — добавляет учёный. — А в других — даже значительные аномалии причиняют очень мало вреда».

Группы, занятые в проекте CARBO-Extreme, провели полевые эксперименты по моделированию засухи в различных типах климата и растительности, от атлантических сосняков до альпийских лугов. Не опубликованные пока результаты говорят о том, что в лугах засуха серьёзно замедляет фотосинтез, благодаря которому листья, корни и почва запасают углерод. В то же время она оказывает меньшее воздействие на дыхание почвы, а тем самым — на выделение углекислого газа, и конечным результатом становится снижение поглощения углерода.

Эксперименты показали также, что растения и почва хранят «память» о возмущениях, говорит ведущий автор исследования Михаэль Бан из Инсбрукского университета (Австрия). Он провёл моделирование нескольких засух и обнаружил, что самые недавние из них оказали самое большое воздействие на выделение углерода. Нынешние биосферные модели не регистрируют подобных эффектов, причиной чему г-н Бан считает изменения в почвенных микроорганизмах.

Такие упущения могут привести к серьёзным ошибкам. Почвы планеты хранят почти 100 Гт углерода — вдвое больше, чем атмосфера. Всего лишь 10-процентное увеличение скорости дыхания почвы, отмечает г-н Бан, приведёт к выделению более значительного количества CO₂ в год, чем выкачивает человечество.

Подготовлено по материалам Nature News.