Ученые согласны с тем, что изменения в землепользовании, такие как обезлесение, а не только выбросы парниковых газов, могут сыграть значительную роль в изменении климатических систем мира.
Теперь новое исследование исследователей из Массачусетского технологического института и Дартмутского колледжа показывает, как другой тип землепользования, интенсивное сельское хозяйство, может повлиять на региональный климат.
Исследователи показывают, что во второй половине 20-го века на Среднем Западе США прошли интенсификациооный путь развития сельского хозяйства, который привел к резкому увеличению производства кукурузы и соевых бобов. И за тот же период в этом регионе лето было значительно прохладнее и было больше осадков, чем в предыдущие полвека. Этот эффект, с региональным охлаждением во время общего глобального потепления, может замаскировать часть эффекта потепления, который произошел за этот период, и новый вывод мог бы помочь усовершенствовать глобальные климатические модели, включив такие региональные эффекты.
Полученные результаты публикуются на этой неделе в Geophysical Research Letters в статье Росса Альтера (Ross Alter), Эльфатиха Эльтахира (Elfatih Eltahir) и других.
Команда показала, что наблюдалась сильная корреляция, как по геогрфии, так и годам, между интенсификацией сельского хозяйства на Среднем Западе США и снижением наблюдаемых средних дневных температур летом и увеличением наблюдаемых местных осадков. В дополнение к этим косвенным доказательствам, они определили механизм, который объясняет ассоциацию, предполагая, что действительно была причинно-следственная связь между изменениями растительности и климатическими эффектами.
Карта отражают тесную взаимосвязь производства сельскохозяйственных культур, осадков и температуры в Среднем Западе США во второй половине 20-го века. На этой карте количество объемов выращенной кукурузы показано зеленым цветом. Фото: Massachusetts Institute of Technology.
Эльтахир объясняет, что растения «дышат» в углекислом газе, который им требуются для фотосинтеза, открывая крошечные поры, называемые стомой, но каждый раз, когда они это делают, они также теряют влагу, которая попадает в атмосферу. Благодаря сочетанию улучшенных семян, удобрений и других методов, в период с 1950 по 2009 год годовая урожайность кукурузы на Среднем Западе увеличилась примерно в четыре раза, а доля соевых бобов удвоилась. Эти изменения были связаны с более густыми растениями с большей массой листьев, что, таким образом, увеличивало количество влаги, выделяемой в атмосферу. Исследователи предполагают, что дополнительная влажность служила как для охлаждения воздуха, так и для увеличения количества осадков.
«Некоторое время нас интересовало, как изменения в землепользовании могут влиять на климат», - говорит Эльтахир. «Это независимая проблема, не связанная с выбросами углекислого газа, которая была более интенсивно изучена».
На этой карте показаны отклонения в осадках по сравнению с предыдущим полувеком. Области повышенного количества осадков показаны зеленым цветом (с увеличением темноты пропорционально увеличению) по районам. Фото: Massachusetts Institute of Technology.
Эльтахир, Альтер и их соавторы заметили, что записи показали, что в течение XX века произошли существенные изменения в региональных моделях температуры и осадков. «Регион на Среднем Западе США стал холоднее, что стало неожиданностью», - сказал Эльтахир. «Поскольку погодные записи в США довольно обширны, в регионе существует надежный набор данных, который показывает значительные изменения температуры и осадков».
За последнюю половину века среднее летнее количество осадков увеличилось примерно на 15 процентов по сравнению с предыдущим полувеком, а средняя летняя температура снизилась примерно на половину градуса по Цельсию. Эффекты «значительны, но малы», говорит Эльтахир.
Исследователи обнаружили, что, вводя в региональную модель климата в США фактор, объясняющий более интенсивное сельское хозяйство, которое сделало Средний Запад одним из самых продуктивных сельскохозяйственных районов в мире, «модели показывают небольшое увеличение осадков, снижение температуры, и увеличение атмосферной влажности», - говорит Эльтахир, - именно то, что на самом деле показывают и климатические записи.
Этот отличительный «отпечаток пальца», говорит он, настоятельно предлагает причинную связь. «В течение 20-го века на Среднем Западе США наблюдалось региональное изменение климата, которое в большей степени соответствует тому, что мы ожидаем от изменений в землепользовании, в отличие от других факторов», - говорит он.
На этой карте показаны изменения средних летних температур, причем более высокие, чем средние, температуры показаны красным цветом, а ниже среднего в синем цвете. Анализ показывает очень сильную корреляцию между районами с увеличением урожайности, более высоким уровнем осадков и более низкой температурой. Фото: Massachusetts Institute of Technology.
Эльтахир подчеркивает, что этот вывод никоим образом не противоречит общей картине глобального потепления. Но для того, чтобы уточнить модели и повысить точность предсказаний климата, «нам нужно понять некоторые из этих региональных и локальных процессов, происходящих на заднем плане».
В отличие от изменений в землепользовании, таких как обезлесение, которое может уменьшить поглощение углекислого газа деревьями, которые могут помочь в улучшении ситуации с выбросами газов в атмосферу, в нашем случае изученные нами изменения не отражают какого-либо значительного увеличения площади под выращивание сельхозяйственных культур, а скорее связаны с драматическим увеличением урожайности на существующих сельскохозяйственных угодьях. «За это время площадь полей для сельскохозяйственных культур не увеличилась, но производственные мощности растениеводства значительно увеличились, что привело к значительному увеличению урожайности сельскохозяйственных культур», - объясняет Альтер.
Полученные данные свидетельствуют о возможности того, что, по крайней мере, на небольшом региональном или местном уровне интенсификация сельского хозяйства на существующих сельскохозяйственных угодьях может быть способом сделать некоторые местные геоинженерные изменения, чтобы хотя бы слегка уменьшить последствия глобального потепления, говорит Эльтахир. Недавняя статья из другой группы в Швейцарии предлагает именно это.
Но результаты могут также предвидеть некоторые негативные последствия, потому что вид интенсификации сельскохозяйственных урожаев, достигнутый на Среднем Западе, вряд ли будет повторен, и некоторые эффекты глобального потепления могут «замаскироваться в результате этих региональных или локальных эффектов. Но это было явление 20-го века, и мы не ожидаем ничего подобного в XXI веке», - говорит Эльтахир. «Так что потепление в этом регионе в будущем «не принесет пользы этим региональным модераторам».
«Это действительно важное, отличное исследование», - говорит Роджер Пильке старший (Roger Pielke Sr.), старший научный сотрудник объединенного института исследований в области наук об окружающей среде, в Университете Колорадо в Боулдере, который не участвовал в этой работе. «Руководство сообщества по исследованию климата еще не признало, что управление земельными ресурсами как минимум важно в региональном и местном климате, так же как и добавление углекислого газа и других парниковых газов в атмосферу посредством человеческой деятельности».
Пильке добавляет, что «профессор Эльтахир был одним из пионеров в совершенствовании наших знаний по этой важной для науки и общества проблеме». Эта статья «является значительным вкладом в эту тему».
Источник: phys.org
