Jordbruk, energiproduktion, och soptippar producerar metan, en stark växthusgas. Skogar kan ta bort metan från atmosfären genom aktiviteten av markbakterier. Men ökande nederbörd – ett symptom på klimatförändringar – gör det svårare för skogsmark att fånga växthusgaser, skapa en feedbackloop som förvärrar den globala uppvärmningen.

Så rapporterar en ny studie, publiceras idag i Proceedings of the National Academy of Sciences , som drar slutsatsen att skogsmarker har överskattats när metan sjunker med uppåt 50 % över hela världen. Få studier har kvantifierat denna process med hjälp av långtidsdata.

Studiemedförfattare Peter Groffman, en senior forskare vid Cary Institute of Ecosystem Studies och en professor vid City University of New York Advanced Science Research Center vid Graduate Center, förklarar, "Vi var intresserade av hur metanupptaget i skogsmarken påverkades av miljöförändringar. Gör saker som marktemperatur, kväve, eller nederbörd påverkar skogsmarkens förmåga att fungera som en metansänka? Och hur blir det här över tiden?"

Takeaway

Data om metanupptag i skogarna samlades in från två mycket olika US National Science Foundation-finansierade Long-Term Ecological Research-webbplatser. Hubbard Brook Experimental Forest ligger i White Mountains i New Hampshire, medan Baltimore Ecosystem Study omfattar Baltimore County, Maryland. Övervakning genomfördes i 14 och 18 år, respektive.

Mönster som observerades på dessa platser jämfördes med globala data om metanupptag i skogsmark från 1988-2015. Resultaten var tydliga:metanupptaget i höglänta skogsmarker minskar globalt, särskilt i regioner där nederbörden ökar.

"Dessa resultat tyder på att globala budgetar för atmosfärisk metan - som används för att informera om politiken kring metanproducerande aktiviteter - överskattar den roll som skogsmark spelar för att fånga upp gas, " Groffman varnar. "Minskande metanupptag av skogsmark bör inkluderas i dessa modeller för att undvika att förvärra klimatuppvärmningen, eftersom metan i atmosfären kan stiga snabbare och nå högre nivåer än vad nuvarande modeller förutspår."

Krympande metansänkor, på landet och i staden

På platsen för Baltimore Ecosystem Study, forskare övervakade skogar på fyra urbana och fyra jämförelsevis lantliga platser från 1998-2016. Vid Hubbard Brook Experimental Forest, markens metanupptag mättes på åtta skogsbevuxna platser 2002-2015. Dessa mätningar utgör det längsta rekordet av metanupptag i skogsmarker.

Under en 18-årsperiod, metanupptaget i stadsskogarna i Baltimore minskade med 62 %; metanupptaget i skogarna på landsbygden minskade med 53 %. Vid Hubbard Brook, under en 14-årsperiod, metanupptaget i skogsmarker minskade med 74-89%.

Under denna tidsperiod, medeltemperaturen och atmosfäriska metankoncentrationer ökade medan kvävedepositionen minskade. Dessa tre faktorer borde ha orsakat ett ökat upptag av metan i skogsmarken.

Uppskalning:Ett globalt perspektiv

Författarna analyserade 317 peer-reviewed tidskriftsartiklar om markens metanupptag i världens skogar publicerade mellan 1987 och 2015. Dessa register användes för att uppskatta medelmetanupptaget i skogar i 30° latitudband över hela världen – med målet att undersöka förändringar i nederbörd och metanupptag i samband med breddgrader.

Under analysens tidsram, metanupptaget i skogsmarker minskade med 77 %. Nedgångarna var mest akuta i skogar belägna mellan 0-60°N latitud, där nederbörden stadigt har ökat till följd av klimatförändringarna.

Metanotrofer spelar roll

Varför minskar metanupptaget i skogsmarker när marken är blötare? Svaret ligger i jordbakterier. Väldränerade höglänta skogsmarker är hem för metanförbrukande bakterier som kallas metanotrofer. Dessa bakterier behöver tillgång till metan i atmosfären för att överleva. När jorden är blöt, diffusion av atmosfäriskt metan i marken hämmas, minskar bakterieupptaget.

Redovisning för blötare jordar

Nederbörden förväntas fortsätta att öka på grund av klimatförändringarna, ytterligare minska skogsmarkens kapacitet att mildra stigande metanutsläpp till atmosfären.

Huvudförfattaren Xiangyin Ni vid Sichuan Agricultural University noterar, "Långsiktiga förändringar i nederbörd och skogsmarkens metanupptag bör beaktas i modeller som används för att informera politiska beslut kring metanproducerande aktiviteter - för att säkerställa att vi använder de mest exakta verktyg som finns tillgängliga för att ta hänsyn till metankällor och sänkor."

Steve Hamburg, Chefsforskare på Miljöförsvarsfonden, förklarar, "Det blir allt tydligare att minskning av mänskliga orsakade metanutsläpp är avgörande för att minska risken för klimatförändringar. vi behöver en bättre förståelse för den globala metanbudgeten och orsakerna till de ökade koncentrationerna i atmosfären. Att förstå att den globala skogsmarkssänkan försvagas är en potentiellt viktig pusselbit."

"Denna studie visar stora, långvarig försämring av jordens förmåga att absorbera metan, " säger Doug Levey, en chef för National Science Foundations långsiktiga ekologiska forskningsprogram, som finansierade forskningen. "Det kan förklara varför mängden metan, en stark växthusgas, har ökat i atmosfären. Resultaten avslöjar en viktig länk mellan marken, atmosfären, och klimatet."

Groffman avslutar, "Vi kan inte lita på naturliga processer för att lösa våra växthusgasproblem. Precis som träd och hav kanske inte alltid kan absorbera koldioxid, skogsmarker kanske inte alltid kan ta upp metan och hålla det borta från atmosfären. Långtidsdata är avgörande för att visa hur kapaciteten och funktionen hos jordens ekosystem förändras – och hur vi bäst kan reagera genom förvaltningsåtgärder."