Исследователи отметили, что озеленение окажет влияние не только на жизнь растений, но и на дикую природу, которая зависит от растительности в качестве укрытия. Озеленение также может иметь множительный эффект на потепление, поскольку темная растительность поглощает больше солнечной радиации, чем лед, который отражает солнечный свет.
В статье, опубликованной 31 марта в журнале Nature Climate Change, ученые раскрывают новые модели, согласно которым лесные массивы в Арктике могут увеличиться на целых 50 процентов в ближайшие десятилетия. Исследователи также показывают, что это резкое озеленение ускорит потепление климата более быстрыми темпами, чем ожидалось ранее.
«Такое широкое перераспределение арктической растительности будет иметь последствия, которые отразятся на всей глобальной экосистеме», – сказал Ричард Пирсон, ведущий автор статьи и научный сотрудник Центра биоразнообразия и сохранения Американского музея естественной истории.
Помимо Пирсона, в исследовательскую группу входят другие ученые из музея, а также из AT&T Labs-Research, Исследовательского центра Вудс-Хоул, университетов Колгейт и Корнелл, а также Йоркского университета.
Исследование финансировалось двумя связанными совместными грантами NSF IPY: один был выделен музею, а второй – Исследовательскому центру Вудс-Хоул.
МПГ представлял собой двухлетнюю глобальную исследовательскую кампанию в Арктике и Антарктике, в которую в период 2007-2009 гг. Принимали участие ученые из более чем 60 стран.
МПГ длился два года, чтобы обеспечить полный год наблюдений на обоих полюсах, где сильный холод и темнота препятствуют исследованиям в течение большей части года. NSF был лидером U.S. государственное агентство МПГ.
Хотя полевые работы МПГ в значительной степени завершены, «помимо интенсивных полевых работ, предпринятых в течение МПГ, такие проекты, как этот, работают над пониманием МПГ и других данных в более долгосрочном контексте, расширяя влияние любого конкретного набора данных», сказала Хеди Эдмондс, директор программы естественных наук в Арктике в отделе полярных программ Управления геолого-геофизических исследований NSF.
Рост растений в арктических экосистемах увеличился за последние несколько десятилетий, и эта тенденция совпадает с повышением температур, которые повышаются примерно в два раза быстрее, чем в мире.
Исследовательская группа использовала климатические сценарии на 2050-е годы, чтобы изучить, как тенденция к озеленению, вероятно, сохранится в будущем. Ученые разработали модели, которые статистически предсказывают типы растений, которые могут расти при определенных температурах и осадках. Несмотря на некоторую неопределенность, этот тип моделирования является надежным способом изучения Арктики, поскольку суровый климат ограничивает диапазон растений, которые могут расти, что упрощает моделирование этой системы по сравнению с другими регионами, такими как тропики.
Модели показывают возможность массового перераспределения растительности в Арктике в условиях будущего климата, когда примерно половина всей растительности перейдет в другой класс и значительно увеличится лесной покров. Как это может выглядеть? В Сибири, например, деревья могут расти за сотни миль к северу от нынешней линии деревьев.
По словам Пирсона, эти воздействия будут распространяться далеко за пределы арктического региона.
Например, некоторые виды птиц сезонно мигрируют из более низких широт и полагаются на поиск определенных полярных местообитаний, таких как открытое пространство для гнездования на земле.
Компьютерное моделирование для проекта было поддержано отдельным грантом NSF Корнеллу отделом компьютерных и сетевых систем Управления компьютерных и информационных наук и инженерии NSF в рамках программы управления экспедициями в области вычислительной техники.
"Грант" Экспедиции "позволил нам разработать сложные вероятностные модели, которые можно масштабировать до прогнозов растительности на всем континенте и предоставить соответствующие оценки неопределенности.
Это отличный пример трансформирующих исследований, происходящих в новой области вычислительной устойчивости », – сказала Карла П. Гомес, главный исследователь Корнельского университета.
В дополнение к воздействиям первого порядка изменения растительности, исследователи исследовали множественные обратные связи изменения климата, которые может вызвать озеленение.
Они обнаружили, что явление, называемое эффектом альбедо, основанное на отражательной способности поверхности Земли, окажет наибольшее влияние на климат Арктики.
Когда солнце попадает в снег, большая часть излучения отражается обратно в космос. Но когда он попадает в «темную» область, покрытую деревьями или кустарниками, эта область поглощает больше солнечного света, и температура повышается.
Это положительно влияет на потепление климата: чем больше растительности, тем сильнее будет потепление.
«Включая наблюдаемые взаимосвязи между растениями и альбедо, мы показываем, что сдвиги в распределении растительности приведут к общей положительной обратной связи с климатом, которая, вероятно, вызовет большее потепление, чем предполагалось ранее», – сказал соавтор и грантополучатель NSF Скотт Гетц из Исследовательский центр Вудс-Хоул.