18.02.2015

Рост сельского хозяйства ведёт к усилению колебаний СО2
Интенсивные методы ведения сельского хозяйства, часто называемые «Зеленой революцией», со все возрастающей скоростью изменяют атмосферу Земли, повышая сезонную амплитуду углекислого газа в атмосфере примерно на 15 процентов за последние пять десятилетий.

Именно таким является ключевой вывод новой атмосферной модели, разработанной исследователями Университета Мэриленда, по оценкам которой средняя амплитуда сезонных колебаний диоксида углерода в атмосфере возрастает на 0,3 процента в год. Исследование, основывающееся на результатах модели получившей название VEGAS, было опубликовано в конце 2014 года в журнале Nature.

– То, что мы видим, является эффектом Зеленой революции на метаболизм Земли, – отмечает профессор наук об атмосфере и океанографии, Нин Цзэн, ведущий разработчик VEGAS, модели цикла земного углерода, которая впервые принимает в расчёт методы ведения сельского хозяйства в 20 и 21 веках. – Изменения наших способов обработки земли, могут буквально изменить дыхание биосферы.

Ученые ещё с 1950-х годов знали, что уровень углекислого газа в атмосфере достигает годового минимума в конце лета и начале осени в Северном полушарии, которая отличается большей массой континентальной суши по сравнению с Южным полушарием, и, следовательно, обладает более богатой флорой. Уровень углекислого газа в атмосферу падает весной и летом, когда все растения полушария достигают максимальных темпов роста, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Осенью, когда растения полушария начинают разлагаться, высвобождая накопленный углерод, уровень углекислого газа в атмосфере быстро увеличиваться.

Воспользовавшись историческими наблюдениями, непрерывно проводимыми с 1958 года обсерваторией Мауна-Лоа на Гавайях, а позже и в других местах, включая Барроу, Аляска, исследователи проследили эти сезонные пики и спады, которые ясно показывают увеличение в атмосфере общего уровня диоксида углерода, основного парникового газа на нашей планете. В промежутке с 1961 по 2010 года сезонные колебания также стали более экстремальными. В настоящее время уровень двуокиси углерода в Северном полушарии зимой приблизительно на 6 частей на миллион выше, чем летом.

В то время как движущие силы, влияющие на общее увеличение содержания углекислого газа, хорошо изучены, причины более резкого сезонного цикла двуокиси углерода понять гораздо сложнее. Благодаря тому, что растения вырабатывают диоксид углерода, более высокие уровни атмосферного газа должны стимулировать рост растений, создавая так называемый «эффект удобрения углекислым газом», который, возможно, и играет определенную роль. Климатологи также указывают на потепление в высоких широтах Северного полушария, что делает важным фактор улучшения роста растений в холодных регионах. Но, как отмечает профессор Цзэн, даже все вместе взятые эти факторы не могут в полной мере объяснить тенденции и пространственные структуры, направленные на увеличение сезонных изменений.

Профессор указывает на то, что в период с 1961 по 2010 года, количество земли, занятой под основные сельскохозяйственные культуры вырос на 20 процентов, а производство сельскохозяйственных культур увеличилось в три раза. Сочетание этих факторов, получившее название Зеленой революции – улучшение ирригации, более широкое использование производимых удобрений и более высокодоходные штаммы кукурузы, пшеницы, риса и других культур – должно быть, привело не только к увеличению урожайности сельскохозяйственных культур, но и к увеличению сезонных циклов роста и распада растений и количества углекислого газа, который они выбрасывают в атмосферу.

Профессор Цзэн, совместно со своим аспирантом Фанг Чжао и другими сотрудниками Университета Мэриленда, в 2000 году разработали первый из нескольких вариантов модели VEGAS, которая была призвана систематизировать информацию о мировом производстве сельскохозяйственных культур. Исследователи объединили статистику из различных стран, ежегодно собираемую Продовольственной и сельскохозяйственной организацией (ФАО) ООН, с климатическими данными и наблюдениями уровней углекислого газа в атмосфере из нескольких мест. Для того чтобы их результаты не преувеличивали эффект Зеленой революции, исследователи применяли свою модель, использовав оценки мирового производства сельскохозяйственных культур несколько ниже, чем статистика ФАО.

После того, как Зеленая революция была учтена, результаты VEGAS стали, как правило, согласовываться с фактическими пиками диоксида углерода и записями из Мауна-Лоа. Между 1975 и 1985 годами уровень углекислого газа в Мауна-Лоа рос быстрее, чем в модели, но это может объясняться региональными погодными особенностями.

Другие атмосферные модели учитывают изменения в землепользовании, от естественной растительности до пахотных земель, но по утверждению профессора Цзэна, результаты модели VEGAS в первую очередь отслеживают влияние изменений в интенсивности методов ведения сельского хозяйства. Конечно, существует еще множество неизвестных. Например, Зеленая революция затронула не все регионы мира одинаково, и отсутствует достаточно подробная информация об изменении методов ведения сельского хозяйства за последние 50 лет, которая позволила бы добавить эти более подробные варианты в модель.

– Мы справились с неизвестными, сохраняя простоту, – объясняет профессор Цзэн. – По образованию я главным образом физик, а физики умеют достаточно смело использовать упрощающие допущения, которые позволяют достичь общего понимания некоей важной силы. Наша цель состояла в том, чтобы просто представить интенсификацию сельского хозяйства в модели углеродного цикла, и мы добились этого.

Источник

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here

6 + 9 =