Посадка деревьев и пополнение лесов являются одними из самых простых и привлекательных решений в области естественного климата, но влияние деревьев на температуру атмосферы сложнее, чем кажется на первый взгляд.

Один из вопросов ученых заключается в том, действительно ли восстановление лесов в местах средней широты, таких как Северная Америка или Европа, может сделать планету более горячей. Леса поглощают большое количество солнечной радиации в результате низкого альбедо, которое является показателем способности поверхности отражать солнечный свет. В тропиках низкое альбедо компенсируется более высоким поглощением углекислого газа густой, круглогодичной растительностью. Но в умеренном климате проблема заключается в том, что поглощенное солнцем тепло может противодействовать любому охлаждающему эффекту, который могли бы обеспечить леса, удаляя углекислый газ из атмосферы.

Но новое исследование, проведенное исследователями Принстонского университета, показало, что эти опасения могут быть вызваны упущением важнейшего компонента—облаков. Они сообщают в Трудах Национальной академии наук, что более плотные облачные образования, связанные с лесными районами, означают, что лесовосстановление, вероятно, будет более эффективным для охлаждения атмосферы Земли, чем считалось ранее.

"Главное, что никто не знал, хороша или плоха посадка деревьев в средних широтах из-за проблемы альбедо", - сказал автор-корреспондент Амилкаре Порпорато, профессор гражданского строительства и охраны окружающей среды Принстона Томас Дж.Ву 94 года и Институт окружающей среды Хай-Мидоуз. "Мы показываем, что если учесть, что облака, как правило, чаще образуются над лесистыми районами, то посадка деревьев на больших площадях выгодна и должна проводиться в климатических целях".

Как известно любому, кто чувствовал, как облако проходит над солнцем в жаркий день, дневные облака оказывают охлаждающее—хотя и преходящее—воздействие на Землю. В дополнение к прямому блокированию солнца, облака имеют высокое альбедо, похожее на лед и снег. Однако облака, как известно, трудно изучать, и они в значительной степени были исключены из многих исследований, посвященных изучению эффективности смягчения последствий естественного изменения климата, включая лесовосстановление, сказал Порпорато.

Чтобы рассмотреть лесовосстановление в контексте облачного покрытия, Порпорато работал с ведущим автором Сарой Церасоли, аспиранткой Принстонского университета в области гражданской и экологической инженерии, и Цзюнь Инем, доцентом Нанкинского университета информационных наук и технологий, который ранее был аспирантом в исследовательской группе Порпорато. Их работа была поддержана Инициативой по снижению выбросов углерода, базирующейся в ХМЕЕ.

Порпорато и Инь ранее сообщали, что климатические модели недооценивают охлаждающий эффект ежедневного облачного цикла. В прошлом году они также сообщили, что изменение климата может привести к увеличению ежедневного облачного покрытия в засушливых регионах, таких как юго-запад Америки, которые в настоящее время идеально подходят для производства солнечной энергии.

Для последнего исследования Церасоли, Порпорато и Инь исследовали влияние растительности на образование облаков в регионах средней широты, 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 пограничным слоем атмосферы, который является самым низким слоем атмосферы и взаимодействует непосредственно с поверхностью Земли, чтобы определить, зависит ли образование облаков от типа растительности по—разному. Они сосредоточились на регионах в диапазоне 30-45 градусов широты, примерно от субтропиков до гемибореальных зон, таких как северная часть Среднего Запада Соединенных Штатов. Они рассмотрели последствия как лесовосстановления—восстановления утраченного древесного покрова—так и облесения, которое влечет за собой посадку лесов в районах, которые ранее были безлесными, хотя это может сопровождаться другими экологическими издержками.

Команда обнаружила, что для регионов средней широты охлаждающий эффект облаков—в сочетании с эффектом поглощения углерода—перевешивает солнечную радиацию, поглощаемую лесными районами.

Модели показали, что облака чаще образуются над лесистыми районами, чем над лугами и другими районами с короткой растительностью, и что это усиленное образование облаков оказало охлаждающее воздействие на атмосферу Земли. Исследователи наблюдали по спутниковым данным, что облака также, как правило, формируются раньше во второй половине дня над лесистыми районами, что приводит к большей продолжительности облачного покрова и большему времени для того, чтобы облака отражали солнечное излучение вдали от Земли.

Полученные результаты могут помочь в разработке политики выделения земель для лесовосстановления и ведения сельского хозяйства—более влажные районы средних широт, такие как восток Соединенных Штатов или юго-восток Китая, хорошо подходят для лесовосстановления и облесения, но также привлекательны для сельского хозяйства. Один из подходов состоял бы в том, чтобы соединить лесовосстановление в средних широтах с распределением засухоустойчивых культур по регионам, менее подходящим для лесовосстановления, сообщили авторы исследования.

Однако авторы призывали нас быть осторожными при переходе от науки к политике. "Мы не можем просто учитывать изменение климата, но должны также учитывать другие факторы, такие как биоразнообразие и тот факт, что земля также необходима для производства продовольствия", - сказал Церасоли. "Будущие исследования должны по-прежнему учитывать роль облаков, но должны быть сосредоточены на более конкретных регионах и учитывать их экономику".

"Первое, что нужно сделать, - это не усугублять ситуацию", - добавил Порпорато. "Так много вещей связано в системе Земли. Характер взаимодействия, например, между круговоротом воды и климатом означает, что если вы измените что-то одно, очень трудно предсказать, как будут затронуты другие части системы".

Статья "Влияние охлаждения облаков на облесение и лесовосстановление в средних широтах" была опубликована 9 августа в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

ИСТОЧНИК