Rumsliga korrelationer mellan årliga anomalier av klimatvariabler och biomassa kol mellan 2000 och 2019. De globala kartorna visar Spearmans korrelationskoefficient mellan tidsserierna av skogsbiomassa kolanomalier och tidsserien för a nederbörd (P) anomalier och b lufttemperatur (T) a ) anomalier. Klimatvariablerna är hämtade från ERA-5 reanalysdata. Anomalierna beräknas genom att avskräcka varje variabel. Den mörkblå ramen betecknar delar av den nordamerikanska boreala skogen, där vi finner en hög (>0,7) positiv korrelation mellan lufttemperaturanomalier och biomassakolanomalier. Kredit:Nature Communications (2022). DOI:10.1038/s41467-022-32456-0
Vegetation och jordar är de viktigaste kolsänkorna på land, eftersom de för närvarande absorberar nästan en tredjedel av koldioxidutsläppen som orsakas av människor och därmed avsevärt bidrar till att bromsa den globala uppvärmningen. Vid sidan av energiproduktion och industri bidrar markanvändning avsevärt till global antropogen CO2 utsläpp.
Skogar och skogsmarker binder dock inte kol så tillförlitligt som tidigare antagits:Deras funktion som kolsänka är föremål för stora årliga fluktuationer och de är känsliga för olika miljöpåverkan även utan direkt mänsklig aktivitet. Detta avslöjades av resultaten av en ny modelleringsmetod som utvecklats av ett team under LMU-geografen Prof. Julia Pongratz.
Enligt dessa resultat är det inte bara direkta mänskliga aktiviteter som avskogning eller återplantering av skog som avgör skogens effektivitet som kolsänka. Naturliga miljöfaktorer som skogsbränder och extrema väderhändelser och indirekta antropogena influenser som ökande atmosfärisk CO2 koncentrationen påverkar dessutom mängden kol som kan bindas av träd och annan vedartad växtlighet.
För att bättre förstå denna dynamik har Selma Bultan, en medlem av Pongratz team och huvudförfattare till studien, utvecklat en metod som gör det möjligt för forskare att urskilja de direkta effekterna av mänsklig markanvändning på global CO2 flöden från naturliga miljöfaktorer på basis av satellit- och andra jordobservationsdata.
"Vi integrerar jordobservationsdata i en modell som simulerar CO2 flöden från markanvändning. Kollegor från NASA försåg oss med nya globala vegetationsdata som täcker de senaste tjugo åren", förklarar Selma Bultan. Utvecklingen av denna nya modelleringsmetod var möjlig tack vare den omfattande rumsliga och tidsmässiga täckningen av data.
Människor och miljöpåverkan på kolets kretslopp kan särskiljas
"Vår studie tar itu med utmaningen att separera direkt mänsklig påverkan genom markanvändning från indirekta bieffekter och naturliga processer", förklarar Pongratz.
"Denna differentiering är viktig, eftersom isolering av de direkta antropogena effekterna visar de verkliga framstegen som uppnåtts med klimatskyddsåtgärder. Miljöeffekterna däremot indikerar hur tillförlitligt biosfären på land absorberar och lagrar CO2 från atmosfären. Om vi ständigt matar modellen som används i denna studie med nya data, kan den hjälpa forskare att övervaka framgången med klimatskyddsåtgärder – särskilt genomförandet av internationella avtal för att minska CO2 utsläpp från förändrad markanvändning, såsom avskogning. Detta underlättar en objektiv utvärdering av i vilken grad länder uppfyller sina klimatmål."
Studien tar också upp frågan om hur klimatförändringarna påverkar vegetationens förmåga att lagra kol. "Våra resultat visar att CO2 sjunka i skogar och skogsmarker är föremål för starkare årliga fluktuationer och reagerar mer känsligt på extrema händelser som torka än vad som tidigare antagits, säger Bultan.
"Tack vare dessa fynd kan vi bättre uppskatta markanvändningens potentiella bidrag till klimatskyddet – till exempel genom användning av teknik för att aktivt ta bort CO2 från atmosfären."
Båda LMU-forskarna bidrar också till Global Carbon Project (GCP), en internationell gemensam ansträngning av forskare, som studerar dynamiken hos global CO2 flöden, syntetiserade i en årsredovisning. Enligt den senaste rapporten orsakar markanvändning för närvarande cirka nio procent av all antropogen CO2 utsläpp. Hur människor hanterar ekosystem på land är därför också avgörande för att uppfylla klimatmålen i Parisavtalet.
Forskare kan nu dra nytta av en omfattande databas med fjärranalysbilder från satelliter för integration i processbaserade modeller för att främja vår förståelse av den globala kolcykeln och för att övervaka hur klimatförändringar utvecklas och hur framgångsrika klimatskyddsåtgärder är för att mildra den. "Tiden är på vår sida:satelliteran täcker nu en tillräckligt lång tidsperiod för att vi ska kunna spåra konsekvenserna av den politiska utvecklingen på avskogning eller observera påverkan av ökande torkahändelser på vegetationen", säger Raphael Ganzenmüller, en annan LMU-geograf som var involverad i studien.
"Ju mer data vi har – till exempel om gräsmarksvegetation och om organiskt kol i marken – desto mer exakt kan vi uppskatta naturlig och antropogen CO2 flöden, vilket främjar vår förståelse av hela markens kolcykel", säger Selma Bultan.
En ökad tidsmässig upplösning av data kan också göra det möjligt för forskare att analysera påverkan av kortsiktiga extrema händelser som individuella torka inom ett enda år. "Vår studie avslöjar potentialen för att integrera observationsdata i modeller för mer robusta uppskattningar av global CO2 flöden – detta visar de ständigt ökande möjligheter som öppnas av satellitbaserad jordobservation."
Forskningen publicerades i Nature Communications . + Utforska vidare
