Включение акклиматизации растений к изменению температуры улучшает климатические модели

Включение способности растений акклиматизироваться к изменениям температуры может значительно повысить точность климатических моделей, как показывает исследование Университета Пердью.

Растения являются основным драйвером углеродных потоков между сушей и атмосферой, поглощая и выделяя углекислый газ в процессах фотосинтеза и дыхания. Скорость этих процессов зависит от температуры и постепенно корректируется в ответ на долгосрочные температурные сдвиги — явление, известное как акклиматизация. Исследователи во главе с профессором Джеффри Дьюксом обнаружили, что добавление формул для акклиматизации в модели изменения климата позволяет лучше согласовать их симуляции углеродного обмена с наблюдаемыми в природе данными. Точность проекций моделей по углеродному потоку в тропических лесах улучшилась на 36% при учете акклиматизации.

Точное моделирование обмена углерода растениями критически важно, поскольку углекислый газ удерживает тепло в атмосфере. Меньшее количество углерода, хранящегося в растениях и почве, означает его большее количество в атмосфере, что ведет к потеплению планеты. Модели земной системы (Earth System Models), используемые для климатических прогнозов, традиционно включают уравнения, описывающие краткосрочные реакции растений на изменения температуры, но не корректируют эти реакции при долгосрочных сдвигах, что является источником неопределенности.

«Мы хотим, чтобы климатические модели были как можно точнее и отражали мир таким, как мы знаем, он работает», — отметил Джеффри Дьюкс. — «Мы обнаружили, что включение акклиматизации в модель помогло ей гораздо точнее отражать процессы в тропиках. Это не изменит кардинально наше общее понимание изменения климата, но даст лучшее представление о том, как отреагируют определенные регионы мира».

Команда добавила формулы, описывающие эти динамические процессы растений, в наземную модель и провела симуляции углеродного обмена для 15 лесных участков в умеренных и тропических зонах по всему миру. Для тропических лесов модель с акклиматизацией оказалась на 36% точнее. В проекциях будущего глобального углеродного обмена модель с акклиматизацией предсказала увеличение ассимиляции и накопления углерода на суше: к концу века запас углерода в растениях был на 6,5% выше, чем в симуляции без учета акклиматизации.

Исследователи подчеркивают, что это увеличение несколько затмевается прогнозируемым ростом концентрации CO₂ в будущем и по-разному повлияет на регионы. «Включение формул акклиматизации в модели значительно лучше, чем их отсутствие», — сказал Николас Смит, первый автор исследования. — «Если мы не включим этот процесс, наши прогнозы поглощения углерода на суше не будут столь точными».

Исследование было опубликовано в журнале Nature Climate Change 7 декабря.