Помимо своей роли в глобальном углеродном цикле и, следовательно, в глобальном регулировании климата, леса играют роль в регулировании климата на местном уровне, осуществляя важный контроль над обменом водой и энергией между поверхностью и атмосферой.Хотя такие физические механизмы давно изучены с научной точки зрения, остается незрелое понимание их важности для планеты в целом по сравнению с другими известными типами экосистем, такими как луга или пахотные земли. Один из способов измерить роль растительности в температуре местной поверхности — это измерить ее напрямую и сравнить с другими типами близлежащей растительности или почвенного покрова.
Ученые обычно делают это, используя спутниковые наблюдения или измерения непосредственно на месте. Однако у обоих методов есть свои недостатки и ограничения. В большинстве мест на Земле спутники совершают лишь несколько переходов в любой конкретный день и не могут «видеть» поверхность в пасмурные дни. В результате спутниковая запись ограничена по времени и смещена в сторону условий «чистого неба», которых во многих не засушливых регионах составляет меньшинство.
Наблюдения, основанные на измерениях на месте, позволяют обойти эти временные ограничения, но они могут быть сделаны только для нескольких ограниченных регионов Земли.В недавней статье, опубликованной в журнале Nature Climate Change, международная группа исследователей применила новый подход, который объединил наблюдения Земли как со спутников, так и на местах, чтобы преодолеть их индивидуальные недостатки и использовать их соответствующие сильные стороны. Сначала они построили модель важных процессов обмена энергией между поверхностью и атмосферой, используя глобальную сеть наблюдений на месте для трех различных типов леса и трех типов нелесной растительности, обычно связанных с сельским хозяйством и выпасом скота. Затем они запустили модели в глобальном масштабе с использованием местной экологической информации, полученной с различных спутниковых и других систем наблюдения Земли.
Это позволило им оценить реакцию температуры поверхности при переключении с одного типа растительности на другой в действительно средних — или «всесторонних» — местных условиях окружающей среды.Как и ожидалось, авторы обнаружили, что леса часто способствуют ежегодному похолоданию поверхности в умеренных и тропических регионах и ежегодному потеплению в северных высокоширотных регионах. Однако они не ожидали обнаружить, что ежегодное похолодание, обнаруженное в средних и низких широтах, было почти таким же сильным, как предыдущие оценки, основанные только на измерениях «чистого неба», в то время как потепление в северных широтах было намного слабее.
«Это означает, что леса играют более важную роль на местном уровне в охлаждении поверхности почти во всех регионах Земли, чем предполагалось ранее», — отмечает Кайгуан Чжао, доцент Школы окружающей среды и природных ресурсов ОГУ и соавтор исследования. . «Это действительно подтверждает ценность политики сохранения и защиты лесов в борьбе с изменением климата», — добавляет он.Другой важный вывод исследования заключается в том, что механизмы, ответственные за преобразование и рассеяние энергии на поверхности, такие как, например, эвапотранспирация, часто оказываются более важными, чем механизм, ответственный за контроль того, сколько солнечной энергии поглощается или отраженный (т.е. альбедо) на поверхности. «Леса часто поглощают больше солнечной радиации, чем луга или пахотные земли», — отмечает Райан Брайт, профессор-исследователь Норвежского института биоэкономических исследований в Норвегии и ведущий автор исследования. «Однако они также выделяют больше влаги и способствуют более турбулентному перемешиванию воздуха по сравнению с низкорослыми и короткокорневыми растениями, такими как пахотные земли и луга. Мы обнаруживаем, что эти последние механизмы часто более важны, даже в некоторых из них широтные регионы, где альбедо поверхности традиционно имеет больший вес ».
Результаты исследования имеют несколько важных практических применений, таких как определение регионов, в которых следует продвигать или усиливать политику защиты лесов, лесовозобновления или облесения. «Леса делают для нас больше, чем просто улавливают наши выбросы CO2», — говорит Брайт. «И в мире, сталкивающемся с растущей конкуренцией за земельные ресурсы для производства продуктов питания и животноводства, разумная политика защиты лесов будет иметь особенно важное значение в наших усилиях по смягчению последствий изменения климата, особенно местного потепления».Результаты исследования также предоставляют простой способ напрямую оценивать прогнозы климатических моделей. «Климатические модели значительно различаются в своих предсказаниях потоков поверхностной энергии», — отмечает Кайгуан. «Наши результаты могут помочь нам выявить тех, кто нуждается в улучшении».
Статья под названием «Реакция локальной приземной температуры на земной покров и изменения в управлении, вызванные нерадиационными процессами» была опубликована в журнале Nature Climate Change.