Ученые исследовали новейшие климатические модели, предсказывающие содержание углерода в почве

В немецком рецензируемом научном журнале Biogeosciences опубликовано исследование ученых Эксетерского университета (Великобритания), дающее представление о том, что может произойти с почвенным углеродом в будущем, когда Земля потеплеет, и поможет ли моделирование биохимического цикла почвенного углерода глобальным усилиям по сокращению выбросов.

Углерод, хранящийся в почве, играет ключевую роль в углеродном цикле Земли — естественном круговороте углерода между атмосферой, землей и океаном и имеет важное значение в определении будущего изменения климата. Согласно данным последнего Глобального углеродного бюджета (поступление в атмосферу углерода за счет выбросов от деятельности человека, уравновешенное накоплением углерода на суше или в океане), выброса в атмосферу еще 120 млрд т углерода будет достаточно, чтобы повышение глобальной температуры превысило 1,5°C. По сравнению с примерно 2000–4000 млрд т углерода, хранящегося в почвах по всему миру, это совсем мало. Поэтому если даже небольшая часть углерода из почвы будет выброшена в атмосферу из-за изменения климата, это может привести к еще большему потеплению. Ученые отмечают, что без изменения климата поглощение углерода почвами в долгосрочной перспективе находилось бы в равновесии с потерями углерода, сохраняя общее количество углерода, хранящегося в почве, постоянным.

Чтобы предсказать судьбу почвенного углерода, ученые-климатологи используют климатические модели – компьютерные симуляции, которые могут имитировать как климатические процессы, так и процессы углеродного цикла и представляют собой инструмент для анализа и прогнозирования будущих изменений климата. Однако моделирование содержания углерода в почве сопряжено со многими проблемами. Дело в том, что при изменении климата увеличится как поступление углерода в почву из растительного опада, так и выход его в результате микробного разложения — эти факторы оказывают противоположное воздействие на изменение содержания углерода в почве. Пока точно неизвестно, насколько изменится количество входящего и исходящего углерода при глобальном потеплении. Дополнительная сложность заключается в том, что почвы во всем мире значительно различаются, и это влияет на то, как в них хранится углерод. Например, в тропических регионах, где наблюдаются более высокие температуры, запасы углерода в почве, как правило, меньше. Напротив, запасы углерода в почве, как правило, больше в регионах высоких северных широт, где наблюдаются более низкие температуры.

В исследовании сравниваются выходные данные различных моделей, а также данные наблюдений, полученные со спутников. Исходя из этих данных, ученые делают выводы о точности прогнозов и об оставшихся ограничениях в отношении моделирования содержания углерода в почве в будущем. Новая модель, используемая учеными (CMIP6), более совершенна в сравнении с предыдущими версиями — она включает ограничения питательных веществ на рост растений. Для фотосинтеза растениям необходим углекислый газ, свет и вода, а также достаточное количество питательных веществ, таких как азот и фосфор. Поэтому, если любое из этих требований будет ограничено в будущем, это ограничит потенциальное увеличение продуктивности и поступления углерода в почву. Результаты исследования показали, что большая часть оставшейся неопределенности в моделировании почвенного углерода связана с моделированием подземных процессов. Это указывает на необходимость уделить больше внимания улучшению моделирования этих процессов в следующем поколении климатических моделей.