Накопление углерода в растительном покрове недооценили вдвое

Расчеты с использованием радиоуглеродного цикла показали, что растительный покров суши поглощает не менее 80 миллиардов тонн углерода в год с учетом затрат на дыхание. Это практически вдвое превосходит прежние оценки чистой первичной продуктивности от 43 до 76 миллиардов тонн углерода в год и говорит о том, что текущие климатические модели должны быть пересмотрены. Впрочем, в коррекции нуждается не только оценка накопленного углерода, но и время его хранения в растениях, которое оказалось более коротким, чем считалось ранее. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Science.

Растительный покров суши поглощает до 30 процентов антропогенных выбросов парниковых газов, и на этой его функции завязаны многие планы людей по смягчению последствий изменения климата. Эффективность связывания углерода растениями удобно оценивать по чистой первичной продукции — количеству органического вещества, которое они образуют посредством фотосинтеза, за вычетом затрат на дыхание. Оценки глобальной чистой первичной продукции растений суши затруднены, потому что изменение климата, с одной стороны, способствует ее росту, а с другой стороны — снижению. На текущий момент оценки первичной продуктивности суши в климатических моделях разбросаны в значениях от 43 до 76 миллиардов тонн углерода в год.

Ученые под руководством Хезер Грэйвен (Heather Graven) из Имперского колледжа Лондона дали оценку чистой первичной продуктивности растительного покрова суши, опираясь на цикл ¹⁴C в наземной биосфере. Радиоуглерод ведет себя в окружающей среде так же, как и стабильный, но проще отслеживается, и поэтому используется как индикатор для любых углеродных потоков. Авторы сосредоточились на периоде с 1963 по 1967 год, когда в атмосферу уже поступил радиоуглерод от ядерных испытаний, а новые испытания практически не проводились. Сначала ¹⁴C попадал в атмосферу, а затем выпадал из нее на сушу и в мировой океан.

Используя данные глобальных компиляций, отчетов Health and Safety Laboratories (потери радиоуглерода стратосферой и переход в тропосферу), GEOSECS и WOCE (накопления радиоуглерода океаном), удалось рассчитать баланс ¹⁴C в его крупных резервуарах. Между 1963 и 1967 годами стратосфера потеряла 200 × 10²⁶ атомов радиоуглерода, из которых 40 × 10²⁶ атомов опустились в тропосферу, а 80 × 10²⁶ атомов осели в океане. Исходя из этого, суша должна была получить (86 ± 18) × 10²⁶ атомов радиоуглерода. Широко принятые лиматические модели (в том числе CESM2, которая включающая расчеты по ¹⁴C) оценивают это количество в 40 × 10²⁶ атомов, то есть занижают его вдвое.

Пересчет чистой первичной продуктивности на 1965 год с учетом новых данных оценил ее значение в более чем 63 миллиарда тонн углерода в год. С учетом того, что ассимиляции углерода растительным покровом с тех пор выросла на 30 процентов, сейчас чистая первичная продукция должна составлять как минимум 80 миллиардов тонн в год, что практически вдвое превышает значения, которые выдают модели CMIP6. Текущие модели особенно сильно недооценивают накопление в древесной растительности и подземной фитомассе. Авторы отметили, что модели нужно откорректировать не только с учетом большего накопления углерода в растениях, но и с учетом его более краткосрочного хранения в них. Скорость оборотов углерода обещает быть выше, чем считалось ранее, что указывает на уязвимость растительного покрова как углеродного резервуара.

Нередко оценки накопления углерода в экосистемах приходится пересматривать в сторону понижения, а не повышения. Так, недавно ученые пришли к выводу, что потери почвенного углерода из-за выпаса скота раньше недооценивали втрое. Согласно результатам нового исследования, за последние 60 лет они составили порядка 50 миллиардов тонн.