Rola rzek w przepływie węgla z ekosystemów lądowych
Modele Ziemskiego Systemu Klimatycznego (ang. Earth System Models, ESM) symulują interakcje między obiegiem węgla a systemem klimatycznym w skali globalnej. Modele te są w stanie przewidywać, jak emisje dwutlenku węgla (CO2) w wyniku działalności człowieka zwiększają stężenie CO2 w atmosferze oraz jak to wpływa na zmiany klimatu. Modele ESM składają się z wielu komponentów, które analizują przepływy atmosferyczne, oceaniczne oraz ekosystemy lądowe. Komponent modelu ESM dotyczący lądu symuluje wymianę węgla, wody i energii pomiędzy atmosferą a ekosystemami lądowymi, ale nie zajmuje się poziomym przepływem węgla sieciami rzek z lądu do oceanu. Taka wymiana węgla jest istotna, jeśli naukowcy mają w pełni zrozumieć wpływ emisji CO2 w wyniku działalności człowieka na stężenie CO2 w atmosferze oraz, tym samym, na ocieplenie klimatu. Ulepszone modele Tym problemem zajęto się w ramach projektu C-LEAK finansowanego ze środków UE za pośrednictwem indywidualnego stypendium w ramach programu „Maria Skłodowska-Curie” oraz programu „Horyzont 2020”. Wykorzystując podejście mechaniczne, badacze zbadali wpływ poziomego przepływu węgla na budżet antropogenicznych emisji CO2. Zrozumienie szacowanego poziomego przepływu węgla z ekosystemów lądowych jest kluczowe, jako że jest on na takim samym poziomie jak szacowane pochłanianie węgla przez lądy (co jest ważnym procesem dla budżetu węglowego ekosystemów lądowych). „Należy wziąć pod uwagę poziomy przepływ węgla, jeśli chcemy przewidywać przyszłe zdolności pochłaniania węgla przez lądy, dzięki czemu będziemy mogli określić, ile antropogenicznych emisji CO2 tak naprawdę gromadzi się w atmosferze i przyczynia się do globalnego ocieplenia”, wyjaśnia dr Ronny Lauerwald, stypendysta programu. Budżet węglowy to różnica pomiędzy dopływami węgla do konkretnego systemu i wypływami z tego systemu. Budżet węglowy ekosystemów lądowych jest kontrolowany przez różne czynniki, które wpływają na pobór węgla i jego wypływ. Należą do nich na przykład pobór netto CO2 przez roślinność lądową, uwalnianie się CO2 z rozkładu związków węgla organicznego, poziomy przepływ węgla sieciami rzek oraz usuwanie węgla podczas zbiorów upraw lub wycinki drzew leśnych. Lepsze prognozowanie klimatyczne Badacze ulepszyli dwa istniejące modele powierzchni ziemi, żeby dokładnie pokazać poziomy przepływ węgla siecią wód śródlądowych z ekosystemów lądowych. „W wyniku naszych modyfikacji opracowaliśmy ORCHILEAK, nową wersję francuskiego modelu powierzchni ziemi ORCHIDEE, oraz JULES-DOCM, nową wersję brytyjskiego modelu powierzchni ziemi JULES”, mówi dr Ronny Lauerwald. Naukowcy wykorzystali te modele do przeanalizowania wpływu poziomego przepływu węgla na budżety węglowe ekosystemów lądowych. „Oba modele wykorzystaliśmy także do przeanalizowania wpływu czynników bezpośrednich (np. zmiany przeznaczenia gruntów) lub pośrednich (np. zmian klimatu i zwiększających się stężeń CO2 w atmosferze) na poziomy przepływ węgla. W tym celu przeprowadziliśmy symulacje w skali regionalnej (Nizina Amazonki) i globalnej”, wyjaśnia dr Lauerwald. Dzięki projektowi C-LEAK udało się ulepszyć modele budżetów węglowych ekosystemów lądowych. Wyniki projektu wpłyną również na lepsze przyszłe prognozowanie akumulacji antropogenicznych emisji CO2 w biomasie, glebie i atmosferze. Dr Lauerwald podsumowuje: „W dłuższej perspektywie nasza praca pozwoli na lepsze prognozowanie zmian klimatu”.
Słowa kluczowe
C-LEAK, węgiel (C), dwutlenek węgla (CO2), model, poziomy przepływ węgla, pochłanianie węgla, Modele Ziemskiego Systemu Klimatycznego (modele ESM), zmiana klimatu
