Это открытие было сделано в результате попытки составить карту того, где растительность выделяет и поглощает углекислый газ из атмосферы.

Деревья и растения Земли вытягивают огромное количество углекислого газа из атмосферы во время фотосинтеза, включая часть этого углерода в такие структуры, как дерево. Области, которые поглощают больше углерода, чем выделяют, называются поглотителями углерода. Но растения также могут выделять парниковый газ во время таких процессов, как дыхание, когда мертвые растения разлагаются или во время горения в случае пожаров. Исследователей особенно интересует, действуют ли—и как—растения в масштабах такой экосистемы, как лес, в качестве источников или поглотителей во все более потепляющем мире.

Недавнее исследование, проведенное учеными Лаборатории реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии, показало, были ли растительные районы, такие как леса и саванны по всему миру, источниками или поглотителями углерода каждый год с 2000 по 2019 год. Исследование показало, что в течение этих двух десятилетий живые древесные растения отвечали за более чем 80% источников и поглотителей на суше, а остальное составляли почва, опавшие листья и разлагающиеся органические вещества. Но они также увидели, что растительность сохранила гораздо меньшую долю углерода, чем первоначально думали ученые.

Кроме того, исследователи обнаружили, что общее количество углерода, выделяемого и поглощаемого в тропиках, было в четыре раза больше, чем в умеренных регионах и бореальных районах (самые северные леса) вместе взятые, но способность тропических лесов поглощать огромное количество углерода в последние годы ослабла. Снижение этой способности происходит из-за крупномасштабной вырубки лесов, деградации среды обитания и последствий изменения климата, таких как более частые засухи и пожары. Фактически, исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показало, что 90% углерода, который леса по всему миру поглощают из атмосферы, компенсируется количеством углерода, выделяемого в результате таких нарушений, как вырубка лесов и засухи.

Ученые создали карты источников и поглотителей углерода в результате изменений в землепользовании, таких как вырубка лесов, деградация среды обитания и посадка лесов, а также рост лесов. Они сделали это, проанализировав данные о глобальной растительности, собранные из космоса, с помощью таких инструментов, как Система лазерного высотомера НАСА для геонауки (GLAS) на борту ICESat и спектрорадиометр изображений агентства с умеренным разрешением (MODIS) на борту спутников Terra и Aqua соответственно. В анализе использовался алгоритм машинного обучения, который исследователи сначала обучили, используя данные о растительности, собранные на земле и в воздухе с помощью приборов лазерного сканирования.

Подведение Итогов

"Многие исследования, которые проводились ранее, не были пространственно ясными—у нас не было карты того, где происходили потоки углерода", - сказала Нэнси Харрис, директор по исследованиям лесной программы Института мировых ресурсов в Вашингтоне и один из авторов исследования.

Другие способы оценки того, сколько углерода обменивается между растительными районами и атмосферой, включают изучение количества растений или лесов в конкретном регионе и изучение изменений в землепользовании, объединяя эту информацию с оценками выбросов углерода. Но эти методы имеют пространственные или временные ограничения, которые авторы исследования пытались устранить с помощью своего метода машинного обучения.

Знание того, где растения поглощают углерод и где они его выделяют, важно для мониторинга того, как леса и другие растительные регионы реагируют на изменение климата. "Амазонка считалась значительным поглотителем углерода из-за больших участков нетронутых лесов, которые поглощают углекислый газ", - сказал Сассан Саачи, главный научный сотрудник JPL и ведущий исследователь исследования. "Однако наши результаты показывают, что в целом бассейн Амазонки становится почти нейтральным с точки зрения углеродного баланса, поскольку вырубка лесов, деградация и последствия потепления, частых засух и пожаров за последние два десятилетия высвобождают углекислый газ в атмосферу."

Саатчи и его коллеги разработали свой анализ таким образом, чтобы было легче отслеживать изменения в растительных зонах на основе данных, собранных как на земле, так и удаленно. "Наш подход разработан для того, чтобы мы могли систематически сбалансировать глобальный углеродный бюджет каждый год, и чтобы страны могли использовать результаты и методологию для управления выбросами углерода и своих собственных потребностей в отчетности", - сказал он.

Этот анализ бюджета помог исследователям лучше понять динамику того, как леса и другие растительные зоны по всему миру накапливали углерод, который они поглощают из атмосферы. "Многие предыдущие исследования показали, что растительность по всему миру поглощает много атмосферного углекислого газа", - сказал ведущий автор исследования Алан Сюй, исследователь углерода в JPL и Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. "Создается впечатление, что глобальные леса растут и становятся больше повсюду, но это не так."

Недостающие Части

Это исследование помогает составить представление о том, где и как деревья и растения поглощают или выделяют углерод, но предстоит еще многое сделать. Спутниковые карты углерода в этом исследовании охватывали одновременно около 39 квадратных миль (100 квадратных километров), но они не обязательно могли фиксировать изменения, происходящие в меньших масштабах. И была некоторая информация о том, как леса накапливали и выбрасывали углерод на этих картах, которая не обязательно учитывалась в расчетах исследователей "источник-поглотитель". Некоторые из этих информационных пробелов должны быть устранены картами углерода с более высоким разрешением, предоставляемыми новыми спутниками, уже находящимися на орбите, а также предстоящими миссиями, такими как NISAR НАСА-Индийской организации космических исследований.

Важно понять, как регионы по всему миру поглощают и выделяют углекислый газ, сказал Харрис. "Если мы неправильно понимаем эти закономерности, мы можем упустить некоторые из этих экосистем и то, как они влияют на углеродный цикл." Но ее обнадеживает огромное количество данных, которые становятся доступными климатологам о том, как парниковый газ перемещается между атмосферой и лесами, лугами и другими растительными районами Земли.

Саатчи надеется, что более систематический и последовательный подход к отслеживанию того, какие части мира выступают в качестве источников или поглотителей углерода, позволит улучшить мониторинг в разных регионах и странах. "Это может позволить странам по всему миру использовать эти данные в качестве руководства для выполнения своих национальных обязательств по Парижскому соглашению по климату."

ИСТОЧНИК