Модель для описания парниковых газов

Ученые Аргоннской национальной лаборатории, принадлежащей американскому департаменту энергетики, создали новую модель, чтобы более точно описать парниковые газы, которые будут, вероятно, высвобождены из арктических торфяников по мере их нагревания. Их выводы, основанные на моделировании того, как кислород фильтруется сквозь почву, позволяют предположить, что предыдущие модели, вероятно, недооценили выбросы метана и переоценили выбросы углекислого газа из этих регионов – сообщает портал sciencedaily.com. Распространенные в Арктике торфяные болота являются водно-болотными угодьями, наполненными мертвой и разлагающейся органической материей. Они представляют собой результат миллионов лет гибели растений и их разложения в богатой почве, поэтому они содержат огромное количество углерода. «Торфяные болота занимают около четырех процентов всех земель, но они содержат 20 процентов всех запасов углерода на земле», говорит Аргоннский ученый Жаошенг Фан, который возглавлял исследование. Холодные температуры держат углерод запертым в почве. Когда земля прогревается, однако, микробы оживают и начинают разлагать все органические вещества, что высвобождает углерод в атмосферу. К сожалению, крайние северные регионы мира находятся там, где потепление наиболее быстро ускоряется – и ожидается, что этот процесс еще усилится в будущем. Ученые обеспокоены тем, что потепление в Арктике может быстро перерасти в самоподдерживающийся цикл, выбрасывающий в атмосферу огромное количество углерода. Ученые создают сложные модели, чтобы оценить, как может развиваться ситуация, сочетая полученные на местах данные с разными сценариями выбросов для прогнозирования изменений климата далеко в будущем. Особый интерес представляет вопрос о форме, в которой углерод будет высвобождаться. Микробы могут создать CO2 или метан, и каждый из этих газов оказывает различное влияние на атмосферу. CO2 является долгоживущим парниковым газом, остающимся в атмосфере до столетия или дольше. Метан обеспечивает мощный удар – его влияние примерно в 20 раз больше, чем у CO2 – но фильтруется из атмосферы за 12 лет. Поэтому очень важно точно предсказать, сколько будет высвобождено каждого из газов. В глубине почв, условия, в которых находятся микробы, влияют на то, какую форму углерода они будут выпускать. Если доступно много кислорода и воды, микробы будут производить только CO2. Если кислорода не хватает, они будут производить метан и CO2. До сих пор исследователи использовали простую модель, которая предполагала, что вода является основным разделителем; почвы выше уровня грунтовых вод будут производить микробов, которые делают CO2, а микробы ниже будут делать метан. «Но эксперименты показывали, что возможно наличие существенных ограничений наличия кислорода выше уровня грунтовых вод, и это может повлиять на то, какую форму углерода высвобождают микробы», говорит Фан. Размер и характеристики частиц почвы имеют значение. Если кислород попадает в ловушку в воздушных пузырьках и потребляется другими микробами или не может проникать вглубь почвы, почвенные микробы вырабатывают метан, даже если они находятся выше уровня грунтовых вод. «Так что мы задались целью создать модель, которая будет учитывать все эти выводы», говорит Фан. Команда использовала экспериментальные данные с торфяников около Фэрбенкса, Аляска, и включили их в свою модель. Результаты показали, что их новая модель оказалась гораздо более точной и предположила, что будет производиться больше метана и пропорционально меньше CO2 – чем в прогнозах более старых моделей, основанных на уровне грунтовых вод. «Пересмотр этих расчетов будет существенно влиять на текущие модели производства парниковых газов в Арктике», говорит Фан. В дальнейшем, сказал Фан, исследователи будут исследовать добавление в модель других характеристик почвы, таких как наличие питательных веществ, к примеру, азота, чтобы выяснить, как они могут повлиять на создаваемый микробами продукт. Исследование «Транспорт кислорода в почвенных системах водяных пор: Последствия для моделирования выбросов углекислого газа и метана из торфяников» было опубликовано в журнале Biogeochemistry.