Den försämrade vegetationen i Horqin Sand Land i Inre Mongoliet, Kina. Upphovsman:Lixin Wang, IUPUI
En första storskalig studie av vegetationstillväxt på norra halvklotet under de senaste 30 åren har funnit att vegetationen blir alltmer vattenbegränsad när de globala temperaturerna ökar.
Resultaten är signifikanta eftersom vegetation är en av de största faktorerna när det gäller att kontrollera vatten och koldioxidcykling över jorden, som påverkar den globala temperaturen. Arbetet av IUPUI och Indiana University Bloomington forskare Wenzhe Jiao, Lixin Wang, Qing Chang och Honglang Wang publicerades i tidningen Naturkommunikation den 18 juni.
"Utan vatten, levande saker kämpar för att överleva, inklusive växter, "sa Lixin Wang, senior författare till studien och docent i geovetenskap vid School of Science vid IUPUI. Hans ekohydrologigrupp ledde studien. "Förändringar i vegetationens reaktion på tillgången på vatten kan leda till betydande förändringar av klimat-kol-interaktion."
Honglang Wang är biträdande professor i statistik vid School of Science vid IUPUI. Wenzhe Jiao, den första författaren, och Qing Chang är Ph.D. studenter vid IUPUI och IU Bloomington, respektive.
Denna tvärvetenskapliga forskning mellan School of Science vid IUPUI, O'Neill School of Public and Environmental Affairs vid IU Bloomington och två andra universitet började för tre år sedan med att fastställa vegetationsbegränsningar på global nivå. Tills nu, det var i stort sett okänt, trots det växande intresset för att förutsäga globala och regionala trender inom vegetationstillväxt som svar på klimatförändringarna.
Saguarokaktus (Carnegiea gigantea) i Sonoranöknen i sydvästra USA. Upphovsman:Lixin Wang, IUPUI
"Global temperatur och koncentrationen av atmosfärisk CO 2 , eller koldioxid, har ökat, "Lixin Wang sa. Dessa förändringar förväntas orsaka ökad atmosfärisk vattenbehov, oftare extrema heta dagar, och torkahändelser. Alla dessa faktorer indikerar att vegetationstillväxten kan ha lidit mer och mer av vattenstress under ett värmande klimat.
"Dock, att kvantifiera förändringarna i vegetationsbegränsningar vid stora rumsliga och tidsmässiga skalor är utmanande, " han sa.
För att övervinna detta hinder, forskarna använde satellit fjärranalysdata och meteorologidata som täckte stora rumsliga skalor från 1982 till 2015.
"Vi utvecklade våra egna mätvärden för att indikera vattenbegränsningar och undersökte sedan förändringarna i mätvärdena, "Jiao sa." Studien är ganska beräknande omfattande eftersom vi undersökte sambandet mellan vegetationstillväxt och vattenunderskott vid varje nätcell över hela det extratropiska norra halvklotet - 604, 800 datapunkter varje år - över mer än 30 år. "
Dataanalysen gav starka bevis på en utbredd, signifikant ökning av vattenvegetationsbegränsningen på norra halvklotet under den studerade perioden. Vissa regioner, som Great Plains i USA, var relativt sämre än andra.
Under hela studieperioden, färglegendens vertikala axel är trenden med korrelationskoefficient för de 30 femåriga fönstren i rörelse. Ingen färg indikerar oväxtade regioner. Chartreuse står för vegetationsvattenöverskottsområden där överskottet har minskat; marinen anger regioner som har upplevt en ökning av vattenöverskott; magenta är för vattenunderskottsområden som har sett en ökning av vattenunderskottet; och regioner färgade gula kännetecknas av vattenunderskott och en minskning av vattenunderskott. Upphovsman:Lixin Wang et. al., IUPUI
Tills nyligen, förhöjt kol i atmosfären hade ökat växternas tillväxt, vilket har fördelen att ta bort mer kol från atmosfären. Dock, denna studie avslöjar en anledning till oro.
"Ökande vattenbegränsningar för vegetationens produktivitet kan driva en övergång från en period med ökad kolsänkningshastighet till en period där klimatförändringarna minskar markens kolsänkningshållfasthet, "Sa Lixin Wang.
Med andra ord, uppvärmningsklimatet ökar vattenbegränsningarna, vända den tidigare trenden med starkare växtupptag av vegetation.
"Our research shows that increasing water constraints will likely limit continuous vegetation growth, thus slowing down the removal of CO 2 from the atmosphere by plants, " Jiao said.
"The results emphasize the need for actions that could slow down CO 2 utsläpp, " Lixin Wang said. "Without that, water constraints impacting plant growth—and the weakening of vegetation's ability to removal of CO 2 from the atmosphere—are unlikely to slow."
