더 많은 CO2는 북부 산림을 돕거나 기후 변화를 막지 못할 것입니다

: By 노아 차니, 애리조나 대학교

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우리는 온실 가스 배출이 기온과 강수량의 변화를 어떻게 이끌어 낼지에 대한 예측을 들었습니다. 그러나 이러한 변화가 세계의 산림에 어떻게 영향을 미치는지는 미래에 대한 광범위한 영향을 미칩니다.

겨울이 더 따뜻할 수 있고 성장하는 계절이 길어지면 나무가 빨리 자라날 수 있습니까? 그렇다면 아마도 나무가 빨리 자라면 기후 변화의 속도가 느려질 수 있습니다. 나무가 자라면서 공기에서 탄소를 빨아 들이기 때문입니다.

또는 더운 여름은 더 많은 가뭄과 같은 조건을 의미 할 수 있습니다. 따라서 나무의 성장 능력이 저하되어 삼림 지대가 악화됩니다.

안에 최근 논문, 동료들과 저는 기후 변화가 북아메리카 전역의 나무 성장에 어떻게 영향을 미치는지에 대한지도를 작성했습니다. 이를 위해 우리는 지난 수십 년간 많은 헌신적 인 생태 학자들이 수집 한 1900-1950 기간 동안의 나무 성장에 대한 역사적인 기록을 파헤 치며 국제 트리 링 데이터 뱅크.

우리가 발견 한 바는 이산화탄소 농도의 상승이 나무에 미칠 수있는 잠재적 이익에도 불구하고 북아메리카 전역의 많은 나무들의 일상 생활이 더욱 어려워 질 것이라는 것입니다. 이것은 기후 변화가 북반구의 위도 숲에 강하게 도움이 될 것이라는 일부 과학자들의 희망에 반하는 것입니다.

나무가 기후에 어떻게 반응 하는가?

미래의 나무 성장을 예측하는 첫 번째 장애물은 다른 생태계의 나무가 기후 변동에 어떻게 반응 하는지를 이해하는 것입니다.

차가운 북부 숲에서는 나무가 자라는 데 약간의 열이 가해지는 반면, 남서부 사막에서는 더 많은 열이 나무가 원하는 마지막 나무 일 것이라고 추측 할 수 있습니다. 이 관찰은 이전의 과학자들이 "북녘 녹화" 가설 - 지구 온난화로 인해 북방 대림림이 빠르게 성장하고 기후 변화를 완화시킬 수 있습니다.

지역 기후와 나무 성장 사이의 관계를지도 화하기 위해 역사적인 나무 반지 데이터를 사용했습니다. 각 성장 고리를 해당 연도의 날씨 패턴과 일치 시키면 나무가 기후 변화에 어떻게 반응하는지 이해할 수 있습니다. 예를 들어, 6 월 평균 기온이 평균 이상이면 알래스카의 페어 뱅크스와 비슷한 기후로 피닉스와 같은 기후가 느린 속도로 성장하는 것을 볼 수 있습니다.

기후가 변화함에 따라 우리는 나무의 반응도 바뀔 것으로 기대할 수 있습니다. 예를 들어 Fairbanks에서 우리 모델은 장래에 6 월 평균 기온이 역사적인 관계의 반대 인 나무 성장에 좋지 않을 것이라고 실제로 예측합니다. 왜? 페어 뱅크스는 점점 더 따뜻해지면서 새로운 기후대로 바뀌어 추가적인 온난화가 이제는 해가됩니다. 다른 연구자들은 실제로 그러한 연구 결과를보기 시작했습니다. 지상에서 교대가 일어난다. 알래스카.

대륙의 기후 변화에 나무가 어떻게 반응 하는지를 밝히자 UN의 예측을 사용할 수 있습니다 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC)는 대륙의 수목 성장에 상응하는 변화를 예측합니다. 북미지도의 각 픽셀에 대해 우리는 나무 링 분석을 통해 확립 된 성장 기후 관계와 대륙의 기후 변화 예측을 기반으로 숲이 어떻게 변할 것인지 예측했습니다.

탄소 시비

우리가 조사한이 퍼즐에 또 하나의 주름이 있습니다. 변화하는 기후는 대체로 이산화탄소의 축적에 의해 유발되며 식물은 광합성을 위해 이산화탄소를 사용합니다. 우리가 살기 위해 산소를들이 마시는 것처럼 식물은 이산화탄소를들이 마셔 숨을 쉬어 살아 간다. 따라서, 증가 된 양의 이산화탄소는 나무 성장을 직접적으로 가속화 할 수있다. 이것은 "탄소 시비왜냐하면 우리가 성장을 돕기 위해 공기를 통해 식물에 비료를 추가하는 것과 같기 때문입니다.

과학자들은 깊이 분열 된 이 유형의 탄소 시비가 실제로 성장의 증가를 가져올 지 여부, 만약 그렇다면 얼마만큼의 탄소 비옥 확대가 일어날 지에 관한 것이다. 이 논문에서 우리는이 논쟁을 해결하려고 시도하지 않았다. 대신 탄소 시비의 강도에 대해 여러 가지 가능성을 포함 시켰습니다.

탄소 시비를 시뮬레이션하기 위해 우리는 교수가 제안한 깔끔한 작은 트릭을 사용했다. 그레이엄 파라 쿠르 호주 국립 대학교. 그 트릭은 식물이 이산화탄소를들이 마실 때 물이 빠져 나간다는 사실에 의존합니다. 나뭇잎에 숨구멍이 숨 쉬고 개폐되는 작은 입으로 생각하십시오. 더 많은 식물들이 호흡하기 위해 입을 열어야 할수록 더 많은 물이 빠져 나갑니다. 그래서 식물은 가능한 한 단단히 입을 막으려 고 노력합니다.

대기 중에 떠 다니는 이산화탄소의 농도가 매우 높다면, 식물은 물을 많이 잃지 않고 작은 꿀을 마시기 위해 입을 약간 열어야합니다. 따라서 우리가 공기 중에 탄소를 가진 식물을 비옥하게함에 따라, 이것은 식물이 보유 할 수있는 물의 양을 직접 감소시킵니다. CO2가 많을수록 잎의 기공이 가스를보다 효율적으로 흡수하게되고 물의 손실이 줄어 듭니다.

공기 중에 더 많은 자유 탄소가 떠 다니는 것을 시뮬레이트하는 대신에, 우리는 단지 식물이 더 많은 빗물을받는 것처럼 가장 할 수 있습니다. 탄소 흡수와 수분 유지가 직접적으로 연결되기 때문에 성장에 미치는 궁극적 인 효과는 본질적으로 동일해야합니다.

물이 더 비싸고 식물이 입을 막히도록 동기를 부여받는 사막에서는 작은 탄소 시비 (또는 약간의 비)가 식물 성장을 돕기 위해 먼 길을 가야합니다. 대조적으로, 열대 우림에서 식물은 입을 크게 열지 않으면 서 탄소 비료 (또는 비)가 식물을 돕는 데별로 도움이되지 않을 수 있습니다.

우리의 연구에서, 우리는 우리의 모델에 미래의 강수량을 단순히 더함으로써 탄소 시비를 모의했다. 일부시 뮬레이션에서는 탄소 시비가 급격히 진화 될 것으로 믿는 과학자들을 만족시키기 위해 대기로 방출 될 것으로 예상되는 여분의 탄소의 양에 비례하여 여분의 물을 추가했습니다. 탄소 시비 효과가 사라질 것이라고 믿지 않는 다른 과학자들을 만족시키기 위해 우리는 물을 조금도 증가시키지 않고 시뮬레이션을 실행했습니다. 그리고 우리는 그 사이의 모든 레벨에서 시뮬레이션을 실행했습니다.

우리 모델의 예측

하루가 끝나면 나무 성장이 기후 변화에 어떻게 반응하는지에 대한 우리의지도는 놀랍습니다.

대륙의 서부와 중부 대부분 지역에서 우리는 나무 성장률이 크게 감소하는 것을 보았습니다. 나무는 금세기 후반에 75 %까지 성장했습니다. 그러나 태평양 북서부, 캐나다 서부 및 미국 남동부와 같은 대륙 해안 근처의 일부 지역에서는 나무 성장 속도가 지역적으로 약간 증가하는 것을 보았습니다.

평균적으로, 탄소 시비 효과가 없다면, 우리 모델은 IPCC가 제시 한 최악의 기후 변화 시나리오 하에서 대륙의 성장률을 거의 20 퍼센트 낮추도록 계획하고있다 (이 시나리오는 대륙 전체의 온난화 예측 6 섭씨를 갖는다) .

우리는이 속도 저하를 상쇄하기 위해서는 매우 큰 탄소 비료 효과 (우리 연구의 공동 저자 중 몇몇의 견해에 따르면 비현실적으로 큰 것)가 필요하다는 것을 발견했다. 그리고 대륙의 많은 곳에서 우리의 모델은 탄소 시비 효과가 얼마나 큰지간에 성장률이 더 낮을 것으로 예상했습니다.

또한 우리는 시뮬레이션에서 북부 산림의 차가운 성장률이 크게 증가하지 않음을 보았습니다. 그래서, 평균적으로 보리 얼 그린 (boreal greening)은 보지 못했습니다. 무엇보다도, 우리는이 숲의 침체를 보았습니다. 이것은 페어 뱅크스 같은 곳에서 나무가 기후에 어떻게 반응하는지에 따라 크게 좌우됩니다.

그것이 의미하는 것

우리가 분석 한 함축적 의미는 숲이 우리를 기후 변화로부터 구원 할 태세로 보이지 않는다는 것입니다.

우리 모델은 장래에 숲의 대부분이 더 천천히 성장할 것이라고 제안합니다. 이것은 물론 우리와 다른 종들이 나무에 의존하는 모든 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 그러나 그것은 또한 기후 변화 자체로 돌아갈 것이다. 지구 온난화로 인해 나무가 탄소를 더 적게 흡수하게되면 더 빠른 가온을 유발하기 위해 공기 중에 더 많은 탄소가 남게되어 가속주기를 만듭니다.

게다가 나무에서 수년간 계속되는 나쁜 성장으로 인해 생존에 필요한 자원이 고갈되어 심한 가뭄이나 곤충에 감염되기 쉽습니다. 이것은 느린 성장으로 우리가 계획하는 것이 나무가 널리 퍼질 수 있음을 의미합니다. 즉, 우리의 모델이 제안한 것보다 숲의 그림이 더 어두울 수도 있습니다.

우리 모델에서는 벌목 관행이나 산림 경영의 변화로 인해 숲이 변하는 방식을 고려하지 않았습니다. 많은 지역에서 우리는 최근 로깅을 중단했기 때문에 숲을 빨리 재성장하고 있습니다. 이러한 요소는 우리의 전망에 덧붙일 다른 계층으로 생각되어야합니다.

이 연구는 그러한 종류의 연구와 마찬가지로 미래를 근사시키는 데 가장 최선의 추측입니다. 그러한 예측은 일어날 일에 대한 어렵고 빠른 예측이 아니라 합리적인 가능성으로 생각합니다. 미래의 기후는 우리가 과거에 보았던 것과 상당히 다를 것이라는 사실을 포함하여 너무 많은 알려지지 않은 것들이 관련되어 있습니다.

물론 가장 큰 불확실성은 인간 공동체가 온실 가스 배출량을 억제 할 수있는 힘을 얼마나 많이 가져다 줄 것인가입니다.