Ny forskning visar att bevattnade gårdar i Wisconsins grönsaksodlade Central Sands-region avkyler det lokala klimatet betydligt jämfört med närliggande regnmatade gårdar eller skogar.

Bevattning sjönk maximala temperaturer med en till tre grader Fahrenheit i genomsnitt samtidigt som lägsta temperaturer ökade upp till fyra grader jämfört med obevattade gårdar eller skogar. I alla, bevattnade gårdar upplevde ett tre till sju grader mindre intervall i dagliga temperaturer jämfört med andra markanvändningar. Dessa effekter kvarstod under hela året.

Resultaten visar att omvandling av mark till bevattnat jordbruk kan ha en betydande effekt på det regionala klimatet, vilket i sin tur kan påverka växternas tillväxt, skadedjurstryck och människors hälsa på sätt som kan förbises om inte markanvändningar beaktas i prognoser och planering.

En sådan kylningseffekt mildrar - och döljer - en global uppvärmningstrend som orsakas av ackumulering av växthusgaser i atmosfären. Bevattnat jordbruk, som allt jordbruk, genererar också växthusgaser.

Arbetet leddes av Mallika Nocco, som nyligen avslutade sin doktorsexamen vid Nelson Institute for Environmental Studies vid University of Wisconsin-Madison. Nocco arbetade med Christopher Kucharik från Nelson Institute och UW-Madison agronomiavdelning och Robert Smail från Wisconsin Department of Natural Resources.

Teamet publicerade sina fynd 2 juli i tidningen Global förändringsbiologi . "Vi upptäcker att väderprognoser kan vara felaktiga om de inte tar hänsyn till dessa markanvändningar, säger Nocco, nu en postdoktor vid University of Minnesota. "Det kommer att påverka både bönder och växter."

Bevattning, och jordbruket i allmänhet, kyler luften på grund av avdunstning av vatten genom grödor, ungefär som hur förångande svett kyler människor. Denna avdunstning ökar också luftens vattenhalt. Forskarna ville avgöra om det naturligt fuktiga klimatet i Wisconsin skulle reagera lika starkt på bevattning som torrare regioner, som Kalifornien, do.

Att få reda på, Nocco arbetade med privata markägare för att installera 28 temperatur- och fuktsensorer i en linje som passerade Central Sands. Den 37 mil långa sträckan sträckte sig från tallplantager i väst, över bevattnade gårdar mot skogar i öst. Forskarna samlade in data under 32 månader från början av 2014 till sommaren 2016.

Var och en av de 28 sensorerna matchades till närliggande bevattningsnivåer genom en regional databas för uttag av brunnar som hanteras av Smail från Department of Natural Resources.

Noccos team fann att bevattning sänkte den maximala dagliga temperaturen cirka tre och en halv grader jämfört med närliggande regnfödda gårdar. Intilliggande skogar var något varmare än antingen regnade eller bevattnade gårdar.

Något överraskande, de lägre högsta temperaturerna på bevattnade gårdar åtföljdes av högre minimitemperaturer. Mättade jordar kan hålla mer värme än torra jordar. När den värmen släpps på natten, det håller nattemperaturerna något högre. Våt jord kan också vara mörkare, hjälper dem att absorbera mer solljus under dagen.

Forskarna fann att om all mark i studieområdet omvandlades till bevattnat jordbruk, det dagliga intervallet i temperaturer skulle krympa nästan fem grader Fahrenheit i genomsnitt, och upp till åtta grader i den höga änden. Denna mindre skillnad mellan dagliga högsta och lägsta temperaturer kan avsevärt påverka växttillväxt eller livscykler för skadedjur, som båda är känsliga för dagliga temperaturer.

"Om du justerar temperaturintervallet, du ändrar vem eller vad som kan bo i ett område, säger Nocco.

Temperaturskillnaderna mellan bevattnade fält och regnmatade fält eller skogar uttalades under växtsäsongen, när fält bevattnades, men förlängs under hela året. Öppna snöfält reflekterar mer vintersol än skogar gör, hålla luften över svalare, men det är inte helt klart vad som driver vintertemperaturskillnader mellan bevattnade och icke-bevattnade gårdar.

Medan bevattningens kylande effekt mildrar de globala klimatförändringarna i regional skala, klimatmodeller tyder på att den regionala uppvärmningen som tillskrivs den globala trenden så småningom kommer att övervinna storleken på de begränsningar som bevattnat jordbruk erbjuder. Bönder, who are partially buffered for now from more extreme heat, would quickly face increasing stress in that scenario.

"Farmers in irrigated regions may experience more abrupt temperature increases that will cause them to have to adapt more quickly than other groups who are already coping with a warming climate, " says Kucharik. "It's that timeframe in which people have time to adapt that concerns me."

The current study is the first to definitively link irrigation in the Midwest U.S. to an altered regional climate. These results could improve weather and climate forecasts, help farmers plan better, och, the researchers hope, better prepare agricultural areas to deal with a warming climate when the irrigation effect is washed out.

"Irrigation is a land use with effects on climate in the Midwest, and we need to account for this in our climate models, " says Nocco.