Климатические модели расходятся в оценке силы поглотителя углерода в северной Евразии

В новой оценке девяти современных климатических моделей ведущих международных центров Майкл Роулинс из Массачусетского университета в Амхерсте и его коллеги обнаружили значительные расхождения в оценке количества атмосферного диоксида углерода (CO₂), ежегодно поглощаемого экосистемами тундры и бореальных лесов Северной Евразии — обширного и малоизученного региона.

Исследователи также выявили общую для моделей тенденцию: в последние десятилетия поглотитель углерода в этом регионе усиливался, связывая больше углерода, чем ожидалось, из-за роста поглощения растениями, который перевешивал увеличение дыхания почв. Однако в последнее время появились признаки ослабления этого поглотителя.

«Как группа, модели склонны завышать выбросы углерода с поверхности земли, особенно осенью, — говорит Роулинс. — По нашему мнению, они в целом недооценивают современную силу поглотителя. Это хорошая новость: регион, вероятно, запасает больше углерода от человеческой деятельности, чем показывают модели. Но отсутствие согласия между моделями вызывает беспокойство». Учитывая широкий разброс в оценках, учёные рекомендуют не полагаться на одну модель для прогнозирования будущего Арктики, чтобы избежать смещённых оценок. Результаты опубликованы в журнале Biogeosciences.

Отсутствие согласия, по словам Роулинса, связано не с недостатком усилий, а с дефицитом данных для понимания ключевых процессов. Северная Евразия критически недонасыщена полевыми исследованиями по сравнению с другими частями Арктики.

В рамках этого сравнения моделей, поддержанного NASA, команда проанализировала симуляции девяти моделей поверхности суши из Рабочей группы по интеграции моделей Сети по изучению углерода в вечной мерзлоте (Permafrost Carbon Network, PCN). Моделировались потоки CO₂ между сушей и атмосферой с 1960 по 2009 год, а результаты сравнивались со спутниковыми и наземными измерениями.

Также было обнаружено, что время пребывания углерода в почвах сокращается из-за потепления, которое усиливает как поглощение углерода растениями, так и его выбросы при разложении почвенного опада. «По сути, углерод движется через северные экосистемы быстрее», — отмечает учёный.

Это и другие исследования PCN помогают усовершенствовать моделирование углеродных потоков в регионах вечной мерзлоты. Однако моделирование процессов в наземных экосистемах остаётся неадекватным: модели хорошо справляются с некоторыми элементами климатической системы, но расходятся в ключевых аспектах обмена CO₂ между сушей и атмосферой. Статистически разброс в оценках чистой продуктивности, которая близка к чистой силе поглотителя CO₂, вдвое превышает среднее значение по всем моделям, что подчёркивает высокий уровень неопределённости.

Исследователи указывают на острую потребность в новых полевых данных о растительности и почвах для параметризации и проверки моделей. Сравнение с немногочисленными измерениями с вышек показывает, что модели склонны завышать выбросы углерода весной и осенью, но недостаток данных ограничивает уверенность в этой оценке. Необходимо создавать новые исследовательские станции и проводить измерения почв на разных глубинах, включая осень, зиму и весну. Для улучшения моделирования арктического цикла углерода также требуются инвестиции в создание новых эталонных наборов данных и поддержку скоординированных сравнений моделей.