Klimatmodellernas noggrannhet beror på många faktorer – utsläpp av växthusgaser från industri- och transportverksamhet, lantbruksdjurs "utsläpp", urban tillväxt och förlust av skogar och solreflektioner från snö och marktäcke. Naturfenomen som vulkanutbrott bidrar också och ingår i modeller.
Men några andra naturliga processer har förbisetts. Farshid Vahedifard, professor och Louis Berger ordförande i civil- och miljöteknik, pekar på en viktig sådan som ligger direkt under våra fötter och täcker större delen av vår planet ovanför vattnet.
I en studie publicerad i Environmental Research Letters , konstaterar Vahedifard att mark lagrar 80 % av kolet på jorden, och med ökande cykler och svårighetsgrad av torka i flera regioner, spricker den avgörande reservoaren och bryts ner, vilket släpper ut ännu mer koldioxid och andra växthusgaser i atmosfären. I själva verket kan det vara att skapa en förstärkt återkopplingsslinga som kan påskynda klimatförändringarna långt bortom nuvarande förutsägelser.
"Denna process har inte utvärderats tillräckligt i den befintliga litteraturen eller inkorporerats i modeller," sade Vahedifard. "Om vi inte tar hänsyn till samspelet mellan torka, sprickbildning i markens uttorkning och CO2 utsläpp, som kan resultera i betydande felaktigheter vid modellering och förutsägelse av klimatförändringar. Det finns andra återverkningar också. Sämre markhälsa kan leda till minskad fotosyntes och lägre koldioxidupptag, och det kan äventyra den strukturella integriteten hos jorddammar som skyddar mot översvämningar."
Det finns också andra förstärkande återkopplingsslingor som kanske inte helt har tagits med i klimatförändringsmodeller, sa han. Dessa inkluderar smältning av havsis och exponering av mörkare havsytor som absorberar mer värme från solen. Ökningen av skogsbränder på grund av varma, torra förhållanden släpper ut mycket koldioxid i atmosfären, vilket i sin tur skapar varmare och torrare väder som är mer gynnsam för bränder.
En annan förstärkt återkopplingsslinga är upptining av arktisk och subarktisk permafrost, som också släpper ut koldioxid i atmosfären och höjer klimattemperaturen, vilket leder till mer smält permafrost.
Men markförändringar orsakade av torka kan vara lika betydande, om inte mer betydande, än någon av dessa faktorer. Torka, som manifesteras av långa perioder med låg markfuktighet och hög temperatur, leder till sprickbildning i finkorniga jordar, som ibland sträcker sig meter under ytan. Sprickorna resulterar i mer exponering för luften, ökad mikrobiell aktivitet och nedbrytning av organiskt material, frigörande av koldioxid och förlust av näringsämnen och förmåga att stödja växttillväxt, vilket minskar koldioxidbindningen.
De djupa sprickorna exponerar mycket äldre reserver av kol som tidigare varit stabila och skyddade, sa Vahedifard. Genomträngningen av luft i marken påskyndar frigörandet av inte bara koldioxid från organiskt material utan även andra växthusgaser som lustgas.
Små djur som daggmaskar och tusenfotingar som hjälper till att vända jorden påverkas också av den minskade fukten och ökade luftexponeringen, eftersom de har mindre förmåga att spela aktiva roller i näringskretslopp och underhåll av markstrukturen. Det ökar i sin tur sannolikheten för marksprickor och luftning.
"Den förstärkande effekten av återkopplingsslingor för markens kol och dess växelverkan med andra slingor kan föra oss över tipppunkter och leda till ännu mer allvarliga och permanenta förändringar i klimatet", säger Vahedifard.
Han noterade att statliga myndigheter och beslutsfattare måste främja hållbar markanvändning, "vilket kan inkludera antagande av precisionsbevattningstekniker och vattenvårdsmetoder och användning av torkatåliga grödor", sade han. "Ekologiska gödningsmedel och kompost kan förbättra markens organiskt materialinnehåll och förbättra markens vattenhållningsförmåga. Naturligtvis kan detta bara hjälpa om det är en del av ett omfattande arbete för att minska utsläppen av växthusgaser från all mänsklig aktivitet."
Mer information: Farshid Vahedifard et al, Amplifying feedback loop between torka, jorduttorkningssprickor och växthusgasutsläpp, Environmental Research Letters (2024). DOI:10.1088/1748-9326/ad2c23
Tillhandahålls av Tufts University
