Влажность почвы управляет годовыми изменениями поглощения углерода сушей

Новое исследование, проведенное под руководством Калифорнийского технологического института (Caltech) и опубликованное в журнале Nature, разрешило давний научный спор. Ученые установили, что именно влажность почвы является ключевым фактором, определяющим, сколько углекислого газа поглощают наземные экосистемы от года к году. Однако исследование также показало, что влажность почвы влияет на поглощение углерода в основном косвенно — через изменение температуры и влажности воздуха у поверхности.

Способность суши поглощать около 30% антропогенных выбросов CO₂ ежегодно критически важна для замедления глобального потепления, но этот показатель может колебаться от 20% до 40%. Чтобы выявить главную причину этой изменчивости, исследователи провели моделирование, сравнив обычные земные условия с гипотетическим миром без экстремальных колебаний влажности почвы — без засух и наводнений. В «нормальном» сценарии наблюдалась ожидаемая изменчивость поглощения углерода, а в мире без аномалий почвенной влажности годовые колебания практически исчезли.

«Влажность почвы — это движущая сила, а температура и влажность воздуха — рычаг», — объясняет ведущий автор исследования Винсент Хамфри. Анализ показал, что прямое влияние изменений влажности почвы ответственно лишь за четверть наблюдаемой изменчивости. Ошеломляющие 75% эффекта оказались косвенными и были обусловлены обратными связями "суша-атмосфера": сухая почва приводит к снижению транспирации растений, что, в свою очередь, вызывает повышение температуры и снижение влажности воздуха у поверхности, еще сильнее угнетая способность растений фиксировать углерод.

«Наши результаты показывают, что если почва сухая, экстремальные события, такие как волны тепла, становятся гораздо более вредными, потому что растения не могут выполнять свою работу по увлажнению и охлаждению поверхности суши», — отмечает соавтор работы Кристиан Франкенберг. Это открытие примиряет ранее противоречивые точки зрения в научном сообществе, доказывая, что и температура, и влажность почвы важны, но последняя является первичным драйвером изменчивости.