«Зеленая революция» меняет дыхание биосферы: более сильные сезонные колебания углекислого газа связаны с интенсивным сельским хозяйством

Это ключевой вывод новой атмосферной модели, разработанной исследователями из Мэрилендского университета, согласно которой в среднем амплитуда сезонных колебаний углекислого газа в атмосфере увеличивается со скоростью 0%.3 процента ежегодно. Исследование, основанное на результатах модели, под названием VEGAS, было опубликовано в ноябре. 20, 2014 в журнале Nature.
«То, что мы наблюдаем, — это влияние Зеленой революции на метаболизм Земли», — сказал профессор атмосферных и океанологических наук UMD Нин Цзэн, ведущий разработчик VEGAS, модели земного углеродного цикла, которая впервые учитывает изменения в 20-м веке. и методы ведения сельского хозяйства 21 века. "Изменения в том, как мы распоряжаемся землей, могут буквально изменить дыхание биосферы."

Ученые знали с 1950-х годов, что уровни углекислого газа в атмосфере достигают годового минимума в конце лета и в начале осени в Северном полушарии, которое имеет большую континентальную сушу, чем Южное полушарие, и, следовательно, имеет больше растительной жизни. Уровень углекислого газа в атмосфере падает весной и летом, когда все растения полушария достигают своего максимального роста, поглощая углекислый газ и выделяя кислород. Осенью, когда растения в полушарии разлагают и выделяют накопленный углерод, уровень углекислого газа в атмосфере быстро увеличивается.
В серии исторических наблюдений, проводимых непрерывно с 1958 года в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайях, а затем и в других местах, включая Барроу, Аляска, исследователи отслеживали эти сезонные пики и спады, которые ясно показывают увеличение общего уровня углекислого газа в атмосфере, земного основной парниковый газ.

Между 1961 и 2010 годами сезонные колебания также стали более экстремальными. Уровень углекислого газа зимой в Северном полушарии примерно на 6 частей на миллион выше, чем летом.
Хотя силы, приводящие к общему увеличению выбросов углекислого газа, хорошо изучены, причины, лежащие в основе повышения сезонного цикла углекислого газа, сложнее определить.

Поскольку растения вдыхают углекислый газ, более высокие уровни этого газа в атмосфере могут стимулировать рост растений, и этот так называемый «эффект удобрения углекислым газом», вероятно, играет определенную роль. Климатологи также указывают на потепление в высоких широтах Северного полушария, которое заставляет растения расти лучше в холодных регионах, как на важный фактор. Но даже вместе, эти факторы не могут полностью учесть тенденции и пространственные закономерности увеличения сезонных изменений, сказал Цзэн.
Цзэн отмечает, что в период с 1961 по 2010 год площадь земель, засеянных основными культурами, выросла на 20 процентов, но производство сельскохозяйственных культур утроилось.

Сочетание факторов, известных как Зеленая революция — улучшенное орошение, более широкое использование промышленных удобрений и более урожайные сорта кукурузы, пшеницы, риса и других культур — должно было привести не только к повышению урожайности сельскохозяйственных культур, но и к увеличению урожайности. в сезонном росте и разложении растений, а также в количестве углекислого газа, который они выделяют в атмосферу, — рассуждал он.
Аспирант UMD Фан Чжао и другие сотрудники работали с Цзэном, который разработал первую из нескольких версий модели VEGAS в 2000 году, чтобы добавить информацию о мировом растениеводстве. Исследователи объединили статистику по странам, ежегодно собираемую Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО), с климатическими данными и наблюдениями за уровнем углекислого газа в атмосфере с нескольких мест.

Чтобы гарантировать, что их результаты не преувеличивают эффект зеленой революции, исследователи использовали свою модель, используя оценку мирового производства сельскохозяйственных культур, немного меньшую, чем статистика ФАО.
После учета Зеленой революции результаты VEGAS обычно отслеживали фактические пики и спады углекислого газа, зарегистрированные на Мауна-Лоа.

По словам Цзэна, в период с 1975 по 1985 год уровни углекислого газа на Мауна-Лоа росли быстрее, чем в модели, но это могло быть связано с региональными погодными условиями.
По словам Цзэна, другие атмосферные модели влияют на изменения в землепользовании, от естественной растительности до возделываемых земель, но результаты VEGAS, описанные в Nature, являются первыми, кто отслеживает влияние изменений в интенсивности методов ведения сельского хозяйства. Еще много неизвестного. Например, Зеленая революция не затронула все части мира одинаково, и недостаточно подробной информации об изменении методов ведения сельского хозяйства за последние 50 лет, чтобы встроить эти подробные вариации в модель.

«Мы справились с неизвестным, оставив его простым», — сказал Цзэн. "Я получил образование в основном в области физики, и физики смело делают упрощающие предположения, которые вы должны сделать, чтобы прийти к общему пониманию какой-то важной силы. Нашей целью было просто представить интенсификацию сельского хозяйства в модели углеродного цикла, и мы добились этого."

Портал обо всем