Фото: Pexel
Высадка деревьев и восстановление лесов являются одними из самых простых и привлекательных естественных климатических решений, но влияние деревьев на температуру воздуха более сложное, чем кажется на первый взгляд.
Ученые задаются вопросом, действительно ли лесовосстановление в районах средних широт, таких как Северная Америка или Европа, может сделать планету более горячей. Леса поглощают большое количество солнечной радиации из-за низкого альбедо, которое является мерой способности поверхности отражать солнечный свет. В тропиках низкое альбедо компенсируется более высоким поглощением углекислого газа плотной круглогодичной растительностью. Но в умеренном климате есть опасения, что удерживаемое солнцем тепло может противодействовать любому охлаждающему эффекту, который леса могут оказывать за счет удаления углекислого газа из атмосферы.
Но новое исследование, проведенное учеными Принстонского университета, показало, что эти проблемы могут упускать из виду важнейший компонент — облака . Они сообщают в Proceedings of the National Academy of Sciences, что более плотные облачные образования, связанные с лесными массивами, означают, что лесовозобновление, вероятно, будет более эффективным для охлаждения атмосферы Земли, чем считалось ранее.
«Главное, что никто не знал, хороша ли посадка деревьев в средних широтах из-за проблемы альбедо», — сказал автор-корреспондент Амилкаре Порпорато, профессор гражданской и экологической инженерии Томаса Дж. Ву ’94 из Принстона и Институт окружающей среды Хай-Мидоуз. . «Мы показываем, что если учесть, что облака, как правило, чаще образуются над лесными массивами, то посадка деревьев на больших площадях является выгодной и должна выполняться в климатических целях».
Любой, кто ощущал, как облако проходит в жаркий день, знает, что дневные облака имеют охлаждающий, хотя и временный, эффект на Земле. Облака не только закрывают солнце, но и обладают высоким альбедо, как у льда и снега. Однако, как известно, облака трудно изучать, и они в значительной степени не учитывались во многих исследованиях, посвященных эффективности смягчения последствий естественного изменения климата, включая лесовосстановление, сказал Порпорато.
Чтобы рассмотреть вопрос о лесовосстановлении в контексте облачного покрытия, Порпорато работал с ведущим автором Сарой Серасоли, аспирантом Принстона в области гражданской и экологической инженерии, и Джун Ин, доцентом Нанкинского университета информационных наук и технологий, который ранее был научным сотрудником Исследовательская группа Порпорато. Их работа была поддержана Инициативой по снижению выбросов углерода, основанной в HMEI.
Порпорато и Инь ранее сообщали, что климатические модели недооценивают охлаждающий эффект суточного облачного цикла. В прошлом году они также сообщили, что изменение климата может привести к увеличению суточной облачности в засушливых регионах, таких как юго-запад Америки, которые в настоящее время идеально подходят для производства солнечной энергии.
В рамках последнего исследования Серасоли, Порпорато и Инь исследовали влияние растительности на формирование облаков в регионах с умеренными широтами, объединив спутниковые данные об облачности за 2001-10 годы с моделями, связанными с взаимодействием между растениями и атмосферой.
Исследователи смоделировали взаимодействие между различными типами растительности и атмосферным пограничным слоем, который является самым нижним слоем атмосферы и напрямую взаимодействует с поверхностью Земли, чтобы определить, влияет ли тип растительности на формирование облаков по-разному. Они сосредоточились на регионах в диапазоне 30-45 градусов широты, примерно от субтропиков до полубореальных зон, таких как север Среднего Запада Соединенных Штатов. Они рассмотрели эффекты как лесовозобновления — восстановления утраченного древесного покрова, — так и облесения, что влечет за собой посадку лесов на территориях, которые ранее были безлесными, хотя это может повлечь за собой другие экологические издержки.
Команда обнаружила, что для регионов средних широт охлаждающий эффект облаков — в сочетании с эффектом связывания углерода — перевешивает солнечную радиацию, поглощаемую лесными массивами.
Модели показали, что облака чаще образуются над лесными массивами, чем над лугами и другими участками с невысокой растительностью, и что это усиленное образование облаков оказывает охлаждающее воздействие на атмосферу Земли. На основе спутниковых данных исследователи наблюдали, что облака также имеют тенденцию формироваться раньше днем над лесными массивами, что приводит к более длительной продолжительности облачного покрова и большему времени у облаков для отражения солнечного излучения от Земли.
Полученные данные могут помочь в разработке политики выделения земель для лесовозобновления и ведения сельского хозяйства — более влажные районы средних широт, такие как восток Соединенных Штатов или юго-восток Китая, хорошо подходят для лесовозобновления и облесения, но также привлекательны для сельского хозяйства. Авторы исследования сообщают, что одним из подходов было бы объединение лесовозобновления в средних широтах с распределением засухоустойчивых культур в регионах, менее подходящих для лесовозобновления.
Однако авторы настаивают на том, что мы должны проявлять осторожность при переходе от науки к политике. «Мы не можем просто учитывать изменение климата, но также должны учитывать другие факторы, такие как биоразнообразие и тот факт, что земля также необходима для производства продуктов питания», — сказал Серасоли. «В будущих исследованиях следует продолжить рассмотрение роли облаков, но следует сосредоточить внимание на более конкретных регионах и учитывать их экономику».
«Первое — не усугублять ситуацию», — добавил Порпорато. «Так много вещей связано в системе Земли. Природа взаимодействий между, например, круговоротом воды и климатом означает, что если вы измените что-то одно, очень трудно предсказать, как это повлияет на другие части системы».
Документ «Воздействие облесения и лесовозобновления на охлаждение облаков в средних широтах» был опубликован 9 августа в Трудах Национальной академии наук .
