Парадокс лесов во время волн жары
В начале волн жары леса оказывают менее сильный охлаждающий эффект по сравнению с открытыми лугами. Это выявило новое исследование, которое может помочь усовершенствовать модели для прогнозов погоды и климата. Оно также дает новые аргументы для дискуссии о лесовосстановлении в контексте изменения климата.
Аномалия циркуляции типа "омега-блок", подобная той, что вызвала волну жары в России в этом году и катастрофические лесные пожары, типична для экстремальной жары в Европе. Подобные аномалии были ответственны за жаркие летние периоды 2003 и 2006 годов. Смягчить волны жары может испарение влаги с сельскохозяйственных угодий, лугов или лесов. Ранее предполагалось, что леса обеспечивают большее охлаждение, поскольку их более глубокая корневая система позволяет им использовать больше воды. Однако новое исследование показало, что в начале волны жары наблюдается противоположная ситуация.
Адриан Тёулинг из Института атмосферных и климатических наук ETH Zurich и Вагенингенского университета (Нидерланды) совместно с другими учёными исследовал, когда и в какой степени почвы лесных экосистем и лугов регулируют температуру. Исследование, опубликованное в Nature Geoscience, показывает, что в начале волны жары луга и пашни эффективнее лесов охлаждают воздух за счёт испарения почвенной влаги, при условии её достаточного уровня.
Учёные проанализировали данные станций сети FLUXNET, которые в течение последнего десятилетия измеряли турбулентные потоки тепла и воды в центрально-западной Европе. «Нашей целью было выяснить, в какой степени доступная солнечная энергия преобразуется в нагрев атмосферы или испарение влаги во время волн жары», — говорит профессор ETH Zurich Соня Сеневиратне, соавтор исследования.
Сравнивая поведение лугов и лесов в схожих условиях волн жары 2003 и 2006 годов, исследователи обнаружили, что в жаркие дни с 9 до 13 часов с лугов испаряется до двух раз больше воды, чем с лесов. Соответственно, поток явного тепла, который непосредственно нагревает воздух, значительно выше над лесами. Таким образом, лес вначале сильнее нагревает атмосферу, в то время как луга используют больше энергии для испарения воды.
Анализ данных за 2003 и 2006 годы показал, что леса нагревали атмосферу в эти периоды до четырёх раз интенсивнее, чем открытые поля. «Это стало полной неожиданностью, поскольку другое исследование показало охлаждающий эффект лесов летом 2003 года», — отмечает Тёулинг. Противоречие объясняется тем, что то исследование анализировало финальную фазу волны жары в августе 2003 года в центральной Франции. К тому времени луга и пашни, которые изначально сильно охлаждали воздух, уже высохли, и лес стал более эффективным для охлаждения.
Учёные объясняют разницу в поведении тем, что лес, несмотря на глубокие корни, расходует влагу более консервативно. Защитные клетки вокруг устьиц растений используют разные стратегии в ответ на жару и угрозу засухи. В долгосрочной перспективе лес играет стабилизирующую роль, хотя в краткосрочной — усиливает нагрев атмосферы по сравнению с лугом.
«Некоторые свойства растений уже учтены в моделях для прогнозов погоды и климатических сценариев, — говорит Сеневиратне. — Но тот факт, что леса вначале усиливают, а в итоге смягчают воздействие волн жары, ранее не был распознан». Этот механизм требует более детальной оценки. Исследование также является вкладом в дискуссию о роли лесовосстановления в условиях глобального потепления.