Глобальное потепление наполняет лёгкие нашей планеты

Встретил на Элементах пересказ и обсуждение очень интересной статьи, по мотивам которой и хочу кое-что сказать о контринтуитивности научных данных и научных теорий.
Про глобальное потепление говорят уже не первое десятилетие, копий на эту тему сломано с Эверест, но однозначных выводов до сих пор мало. Можно по-разному интерпретировать полученные данные и приходить к различных заключениям, потому мы не будет углубляться в эти построения, а посмотрим на более простом уровне.

Одним из важных факторов потепления — парниковый эффект: атмосфера задерживает тепло, которое могло бы улететь в космос. В этом эффекте участвуют многие газы, но в первую очередь нас волнует углекислый газ, который выбрасывается промышленностью.

На самом деле ещё важную роль играет метан, который, в том числе, в большом объёме выделяют… коровы. И также озон, образующийся из кислорода в верхних слоя атмосферы. Но сейчас самый большой вклад делают пары воды — просто потому, что их больше всего. Однако, вернёмся к углекислому газу.

Думаю, все знают, что он выделяется при сжигании угля, нефти, бензина и прочей органики, а также при дыхании животных, включая человека. Человечество последние сто лет очень активно использует запасённый в недрах углерод, который много миллионов лет назад был выведен из круговорота. Это приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере, следовательно к увеличению парникового эффекта, следовательно к глобальному потеплению.

Чем плохо глобальное потепление? Высказывают массу негативных последствий начиная с растапливания льдов на полюсах и повышения уровня океана до увеличения пустынь и повсеместной засухи. И, конечно, негативное влияние на биоразнообразие. Многие предсказания неоднозначны и не имеют серьёзных доказательств. Рассмотрим одно из них.

При повышении температуры увеличивается испарение воды, следовательно станет суше. Если речь о средней полосе, то ничего страшного, может даже лучше, меньше болот будет, а вот в субтропиках, где и так много пустынь, станет хуже. Существующие пустыни расширятся, появятся новые, что приведёт к уменьшению растительности, а, следовательно, уменьшится связывание углерода растениями, что усугубит парниковый эффект.

Влияние уменьшения числа растений может несколько сгладиться за счёт того, что растения будут эффективнее связывать углерод. Дело в том, что учёные в экспериментах давно уже показали, что именно углекислый газ является лимитирующим компонентом в фотосинтезе растений. Всего остального более чем достаточно, в том числе солнечного света, энергии, но не хватает стройматериала — углерода. Если растения поместить в атмосферу с повышенной концентрацией углекислого газа, то они начинают расти значительно быстрее. Усиление эффективности фотосинтеза на единицу площади очень существенна. То есть, даже если растений из-за аридизации, опустынивания, станет меньше, то эффективность оставшихся возрастёт и количество углерода, который связывают растения, может остаться примерно тем же. Нужно делать расчёты, чтобы понять в какую сторону сдвинется баланс.
Вроде всё логично, так? Мы может легко представить, что при повышении температуры увеличивается площадь пустынь, континенты становятся безжизненными и приходится прятаться в океане. Но оказывается всё так, да не так.

Всё сложнее и увлекательнее. Концентрация углекислого газа в атмосфере растёт, с этим никто не спорит, но вот эффекты от этого неожиданные. Новейшие данные со спутников и анализ космических фотографий за последние тридцать лет говорят, что индекс листовой поверхности растёт почти на половине суши. Простым языком — количество и плотность листьев увеличивается, то есть растёт фотосинтезирующая биомасса. Уменьшается индекс только там, где идёт активная вырубка леса. Это означает, что экспериментальные данные подтверждаются на уровне биосферы — растения начинают активнее фиксировать углерод, лучше расти. То есть никакого опустынивания не идёт. Почему?

Вот тут начинается самое интересное. Отдельным фактом стоит то, как растения жарких областей получают углекислый газ. Чтобы меньше испарять драгоценную влагу, растения покрыты различными защитными слоями, включая слой воска, потому газообмен с воздухом на основной части растений не проходит. Для газообмена у растений на нижних сторонах листьев, где не так жарко, располагаются устьица — открывающиеся поры, через которые происходит газообмен и испарение воды. Когда воды много, они могут не закрываться всё время суток, а в засушливых местах открываются только ночью. Так вот, при повышении концентрации углекислого газа в атмосфере, растениям нужно на меньшее время открывать устьица, чтобы получить ту же дозу CO2, а значит потратить меньше воды. Следовательно они становятся устойчивее к засухам. Неожиданно, да?

Кроме того — повышение температуры приводит к увеличению испарения не только на суше, но и в океане, а так как площадь океана на Земле огромна, то этот вклад оказывается существенным. Выясняется, что повышение температуры приводит к увеличению осадков в тех областях, где их было мало. Так некоторые исследователи уже отмечают появление растительности в некоторых районах Сахары, где раньше их не было. Получается, что повышение температуры приводит к уменьшению площадей пустынь. Удивительно!

Но и это ещё не всё! Выяснилось, что увеличение растительности в разных зонах, по-разному влияет на температуру. В районах умеренного и холодного климата увеличение индекса листовой поверхности ведёт к повышению температуры. Дело в том, что поверхность, покрытая листьями отражает меньше энергии, чем голая, то есть энергия солнца задерживается и нагревает, а не отражается обратно в космос. Более точное описание с формулами найдёте в упомянутой выше статье. Следовательно, распространение растений в зоне тундры приведёт к дополнительному (к глобальному потеплению) нагреву. Уж не поэтому ли у нас в Петербурге зимы стали такими слякотными…

С другой стороны, в жарком климате увеличение растительности приводит к обратному — температура уменьшается. Оказывается, что при высокой температуре большую роль играет испарение воды, а растения испаряют её больше, чем может испариться с голой поверхности. Получается, что глобальное потепление приводит к зарастанию пустынь, что ещё сильнее понижает температуру и способствует росту растений. Ещё я предположу, что там, где растения понижают температуру испарением, происходит понижение давления, и туда приходит больше дождевых туч… дальнейшее можете смоделировать самостоятельно.

Интересно, что исследователи отмечают, что эффекты понижающие и повышающие температуру глобально, на уровне всей планеты, практически компенсируют друг друга, то есть не влияют на глобальное потепление. Во всяком случае последние несколько десятилетий.

Мне кажется, это исследование отлично показывает как сложно учесть все факторы, влияющие на результирующий вывод. Как может меняться научное знание и теоретические построения от появления новых данных, даже в тех областях, которые нам кажутся хорошо изученными. А ещё хорошо видно, как реальность бывает контринтуитивна. Последнее очень важно учитывать при постановке экспериментов. Да и в обычной жизни тоже.

Добавить комментарий

Войти с помощью: