Forskare är överens om att förändringar i markanvändning som avskogning, och inte bara utsläpp av växthusgaser, kan spela en betydande roll för att förändra världens klimatsystem. Nu, en ny studie av forskare vid MIT och Dartmouth College avslöjar hur en annan typ av markanvändning, intensivt jordbruk, kan påverka regionens klimat.

Forskarna visar att under den sista halvan av 1900 -talet Mellanvästra USA genomgick en intensifiering av jordbruksmetoder som ledde till dramatiska ökningar i produktionen av majs och sojabönor. Och, under samma period i den regionen, somrarna var betydligt svalare och hade större nederbörd än under föregående halvsekel. Denna effekt, med regional kylning i en tid med global uppvärmning, kan ha maskerat en del av den uppvärmningseffekt som skulle ha inträffat under den perioden, och det nya fyndet kan hjälpa till att förfina globala klimatmodeller genom att införliva sådana regionala effekter.

Resultaten publiceras denna vecka i Geofysiska forskningsbrev , i ett papper av Ross Alter, en ny MIT postdoc; Elfatih Eltahir, Breene M. Kerr professor i hydrologi och klimat; och två andra.

Teamet visade att det fanns en stark korrelation, i både rum och tid, mellan intensifieringen av jordbruket i Mellanvästern, minskningen av observerade genomsnittliga dagstemperaturer på sommaren, och en ökning av den observerade lokala nederbörden. Förutom dessa omständighetsbevis, de identifierade en mekanism som förklarar föreningen, vilket tyder på att det verkligen fanns en orsak-och-effekt-koppling mellan förändringarna i vegetationen och klimateffekterna.

Eltahir förklarar att växter "andas" i koldioxiden som de behöver för fotosyntes genom att öppna små porer, kallas stomi, men varje gång de gör detta tappar de också fukt i atmosfären. Med kombinationen av förbättrade frön, gödningsmedel, och andra metoder, mellan 1950 och 2009 ökade det årliga majsutbytet i Mellanvästern fyra gånger och sojabönorna fördubblades. Dessa förändringar var associerade med tätare växter med mer lövmassa, vilket ökade mängden fukt som släpptes ut i atmosfären. Denna extra fukt tjänade till att både kyla luften och öka mängden nederbörd, forskarna föreslår.

"För en tid, vi har varit intresserade av hur förändringar i markanvändning kan påverka klimatet, "Säger Eltahir." Det är ett oberoende problem från koldioxidutsläpp, "som har studerats mer intensivt.

Eltahir, Ändra, och deras medförfattare märkte att poster visade att under 1900-talet "det skedde betydande förändringar i regionala temperatur- och nederbördsmönster. En region i Mellanvästern blev kallare, vilket var en överraskning, "Säger Eltahir. Eftersom väderrekorden i USA är ganska omfattande, det finns "en robust datauppsättning som visar betydande förändringar i temperatur och nederbörd" i regionen.

Under den senaste halvan av seklet, den genomsnittliga sommaren nederbörd ökade med cirka 15 procent jämfört med föregående halvsekel, och genomsnittliga sommartemperaturer sjönk med ungefär en halv grad Celsius. Effekterna är "betydande, men liten, "Säger Eltahir.

Genom att i en regional amerikansk klimatmodell införa en faktor som tar hänsyn till det mer intensiva jordbruket som har gjort Mellanvästern till ett av världens mest produktiva jordbruksområden, fann forskarna, "modellerna visar en liten ökning av nederbörden, temperaturfall, och en ökning av luftfuktigheten, "Eltahir säger - exakt vad klimatregistren faktiskt visar.

Det distinkta "fingeravtrycket, " han säger, tyder starkt på en orsakssamband. "Under 1900 -talet, Mellanvästern i USA upplevde regionala klimatförändringar som är mer förenliga med vad vi förväntar oss av förändringar i markanvändning i motsats till andra tvång, " han säger.

Detta fynd motsäger inte på något sätt det övergripande mönstret för global uppvärmning, Eltahir betonar. Men för att förfina modellerna och förbättra noggrannheten i klimatprognoser, "vi måste förstå några av dessa regionala och lokala processer som äger rum i bakgrunden."

Till skillnad från markanvändningsändringar som avskogning, som kan minska absorptionen av koldioxid från träd som kan bidra till att förbättra gasens utsläpp, förändringarna i det här fallet återspeglade inte någon signifikant ökning av arealet som odlas, utan snarare en dramatisk höjning av avkastningen från befintlig jordbruksmark. "Grödearealet har inte expanderat så mycket under den tiden, men växtproduktionen ökade avsevärt, som leder till stora ökningar av grödorna, "Förklarar Alter.

Resultaten tyder på möjligheten att åtminstone på småskalig regional eller lokal nivå, intensifiering av jordbruket på befintlig jordbruksmark kan vara ett sätt att göra lite lokal geoengineering för att åtminstone något minska effekterna av global uppvärmning, Säger Eltahir. En nyligen publicerad uppsats från en annan grupp i Schweiz föreslår just det.

Men resultaten kan också innebära några negativa effekter eftersom den typ av intensifiering av jordbruksavkastningen som uppnås i Mellanvästern sannolikt inte kommer att upprepas, och några av den globala uppvärmningens effekter kan "ha maskerats av dessa regionala eller lokala effekter. Men detta var ett fenomen från 1900-talet, och vi förväntar oss inget liknande på 2000 -talet, "Eltahir säger. Så uppvärmning i den regionen i framtiden" kommer inte att gynna dessa regionala moderatorer. "

"Det här är verkligen viktigt, utmärkt studie, "säger Roger Pielke Sr., en senior forskare vid CIRES, vid University of Colorado i Boulder, som inte var inblandad i detta arbete. "Ledningen för klimatvetenskapssamhället har ännu inte accepterat att mänsklig markförvaltning är minst lika viktig för regionalt och lokalt klimat som tillsats av koldioxid och andra växthusgaser i atmosfären genom mänsklig verksamhet."

Pielke tillägger att "professor Eltahir har varit en av pionjärerna i förbättringen av vår kunskap om denna vetenskapligt och samhälleligt viktiga fråga." Denna uppsats "är ett betydande bidrag i detta ämne."

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.