Исследование описывает несоответствия в прогнозах содержания почвенного углерода различными моделями земной системы

Почвенный углерод — это углерод, накапливаемый и хранящийся в почве. Растения извлекают углерод из атмосферы в процессе фотосинтеза, и он поступает в почву при разложении их листьев, стеблей и корней. В почве содержится более чем в три раза больше углерода, чем в атмосфере.

Однако ученые не уверены, как хранение почвенного углерода реагирует на изменение климата. Повышение концентрации диоксида углерода (CO₂) в атмосфере может привести к усилению роста растений и, как следствие, увеличению содержания органического углерода в почве. С другой стороны, исследования показали, что рост температур может заставить почву высвобождать углерод в атмосферу.

Модели земной системы помогают исследователям понять, как Земля и её обитатели влияют на изменение климата и испытывают его последствия. Но их прогнозы не обязательно надежны для оценки изменений содержания органического углерода в почве.

Чжэн Ши и коллеги изучили надежность прогнозов содержания почвенного углерода в результатах 24 моделей земной системы. Исследователи использовали два поколения моделей, доступных в рамках проекта сравнения связанных моделей (Coupled Model Intercomparison Project): CMIP5 и CMIP6. Исследование опубликовано в журнале AGU Advances.

Семнадцать из 24 моделей предсказали увеличение глобального запаса органического углерода в почве при сценариях с высокими выбросами к 2100 году со средним ростом на 43,9 петаграмма (или 43 миллиарда метрических тонн). Одиннадцать из этих 17 моделей предсказали рост более чем на 50 петаграмм. Две модели предсказали большие потери почвенного углерода — более 50 петаграмм, тогда как в пяти оставшихся моделях глобальный уровень почвенного углерода оставался относительно постоянным.

Особенно среди результатов CMIP5 большие различия в прогнозах содержания почвенного углерода между моделями поставили под сомнение их точность и надежность. Хотя глобальные изменения почвенного углерода в CMIP6 были гораздо менее вариабельными, модели приходили к схожим результатам по совершенно разным причинам. Эта несогласованность указывает на то, что среди моделей пока нет истинного консенсуса — это проблема для ученых и политиков, работающих над подготовкой к потеплению планеты.

Исследователи предполагают, что будущие модели должны учитывать обновленные биологические и физические наблюдения. Микробная активность, изменения в вечной мерзлоте и режимы пожаров в тундре и тропических регионах — все это влияет на количество углерода, высвобождаемого в атмосферу в виде CO₂, вместо того чтобы храниться в почве. Наряду с ростом температур эти факторы также имеют серьезные последствия для будущего почвенного углерода в меняющемся климате.