Växter dricker upp mycket av vattnet som faller till jorden. De tar vad de behöver innan de släpper det genom små hål på undersidan av sina blad, precis som människor släpper ut vattenånga vid varje utandning.

Hur mycket en växt dricker och den hastighet med vilken den släpper ut vatten, eller inträffar, beror delvis på fuktnivåer i luft och mark. Den globala uppvärmningen kommer att förändra denna process mer än tidigare förutspått, enligt ny forskning från Stanford University.

Publicerad 1 juni i Naturens klimatförändringar , tidningen visar att nuvarande klimatmodeller underskattar hur hårt växter rationerar sin vattenanvändning som svar på torr luft, och överskatta effekten av torr jord. Resultaten tyder på att växter i många regioner kommer att låsa bort mindre vatten än förväntat under varma torka i framtiden, lämnar mer vatten tillgängligt för att tränga in i reservoarer, underjordiska akviferer, floder, sjöar och vattendrag.

"Det här är goda nyheter, " sa studiens medförfattare Alexandra Konings, en biträdande professor i jordsystemvetenskap vid Stanford's School of Earth, Energi- och miljövetenskap (Stanford Earth). Men det finns också en mörk sida av fynden:Även om vattenresurserna kan vara mindre minskade, växttillväxt och kolupptag kommer sannolikt att lida mer än de flesta modeller förutspår.

"Om växter kommer att klara sig bättre i framtida torka är en mer komplex fråga, " sa huvudförfattaren Yanlan Liu, en postdoktor i Konings labb. "Men nu vet vi att växter kommer att använda mindre vatten än förväntat."

För jordbruksgrödor, detta innebär de bästa tillgängliga uppskattningarna av framtida vattenbehov, tillväxt och sårbarhet är "sannolikt felaktig" under perioder när atmosfären är mycket torr, sa en annan av studiens författare, Mukesh Kumar, som är docent i civil, bygg- och miljöteknik vid University of Alabama.

Atmosfärisk torrhet som går "genom taket"

Forskarna tittade specifikt på en komponent av klimatmodeller som uppskattar evapotranspiration, som hänvisar till den hastighet med vilken jordens landyta och växter återför vatten till atmosfären. "Så mycket av vattenbalansen i ett givet ekosystem går till evapotranspiration, det har konsekvenser för hur mycket vatten som blir över för vattenresurser för människor, "Det har också stora effekter på väder och klimat", sa Konings.

En vanlig modelleringsmetod behandlar denna dynamiska process mer eller mindre som en funktion av markfuktigheten. "Det är inte realistiskt eftersom vegetationen reagerar på torka baserat på mängden vatten inuti löven, " sa Konings.

Få klimatmodeller försöker reda ut effekterna av torr jord och torr luft när de förutsäger förändringar i evapotranspiration. "Modellerna som används just nu fungerar riktigt bra om du har i genomsnitt våta och torra förhållanden under flera år, men inte i tider av torka, sade Konings, som också är centerstipendiat, av artighet, vid Stanford Woods Institute for the Environment.

Denna förveckling blir allt mer problematisk under klimatförändringarna. På några heta platser runt om i världen, episoder av farligt fuktig hetta är slående med växande svårighetsgrad och frekvens. Men när temperaturen stiger, Konings sa, de flesta torkar kommer att åtföljas av relativt torr luft. Varmare luft kan helt enkelt hålla mer vattenånga än kallare luft, vilket innebär att atmosfären blir mindre mättad om den värms upp utan extra vatten. Som ett resultat, medan framtida förändringar i markfuktigheten är svåra att förutsäga och sannolikt kommer att variera beroende på region, Hon sa, "Atmosfärisk torrhet kommer att gå genom taket."

Ta in hydraulik

Forskarna modellerade effekten av denna torkning på växternas dryckesvanor genom att zooma in på svaren i växtens hydrauliska system - rören och ventilerna inuti en växts rötter, stjälk och blad. De utvecklade matematiska tekniker för att härleda evapotranspirationshastigheter från en kombination av allmänt tillgängliga datauppsättningar, inklusive uppgifter om markens struktur, baldakin höjder, växttyper och flöden av kol och vattenånga på 40 platser runt om i världen. Sedan korskontrollerade de sina tekniker mot begränsade verkliga mätningar av evapotranspiration.

Utvecklingen av en hydraulisk modell, i sig själv, är inte en första. Men forskarna gick längre, jämföra de olika modellmetoderna för att förstå effekten av anläggningshydraulik under olika förhållanden.

De fann att de mest använda metoderna för att uppskatta evapotranspiration missar cirka 40 procent av effekten av torr luft. Det här är som en väderprognos som inte nämner vindkyla eller kvävande luftfuktighet. Effekten är starkast - och nuvarande förutsägelser är de mest off-base - på platser där växter är minst anpassade till torka. Konings sa, "Vi blev förvånade över att det här fick så stor effekt."