Побочные эффекты расширения лесов могут ограничить их потенциал в борьбе с изменением климата – новое исследование

Побочные эффекты расширения лесов могут ограничить их потенциал в борьбе с изменением климата – новое исследование Опубликовано: 22 февраля 2024 г., 19:00 по Гринвичу. Необходимо принимать во внимание сложные последствия посадки большего количества деревьев. Микай/Shutterstock

Борьба с изменением климата путем посадки деревьев интуитивнопривлекательна. Очевидно, что древесные растения поглощают углекислый газ, вызывающий парниковый эффект, из атмосферы, не используя при этом дорогостоящих технологий.

Широко распространено представление о том, что вы сами можете сажать деревья, чтобы компенсировать выбросы углекислого газа. Многие предприятия, от тех, кто продает обувь до производителей выпивки, предлагают посадить дерево при каждой покупке их продукции, более 60 стран присоединились к Боннскому вызову, целью которого является восстановление деградированных и обезлесенных ландшафтов.

Однако расширение лесного покрова может повлиять на климат сложным образом. Используя модели земной атмосферы, суши и океанов, мы смоделировали широкомасштабное лесонасаждение будущего. Наше новое исследование показывает, что масштабная посадка леса увеличивает удаление углекислого газа из атмосферы, что полезно для решения проблемы изменения климата. Но этому могут частично противодействовать побочные эффекты, в том числе изменения в накоплении других парниковых газах и отражательной способности земной поверхности.

Наши результаты показывают, что, хотя восстановление и расширение лесов может сыграть определенную роль в борьбе с изменением климата, его потенциал может быть меньше, чем считалось ранее.

Когда лесонасаждение происходит параллельно с другими стратегиями смягчения последствий изменения климата, такими как сокращение выбросов парниковых газов, негативные побочные эффекты оказывают меньшее влияние. Таким образом, лесонасаждение будет более эффективным как часть более широких усилий по обеспечению устойчивого развития. Деревья могут помочь в борьбе с изменением климата, но полагаться только на них будет недостаточно.

Что в будущем?

Будущие климатические прогнозы предполагают, что для удержания потепления ниже целевого показателя Парижского соглашения в 2°C выбросы парниковых газов должны достичь нулевого уровня к середине-концу 21 века, который затем должен стать чисто отрицательным. Поскольку в некоторых отраслях, таких как авиация и судоходство, будет чрезвычайно сложно полностью декарбонизироваться, потребуется удаление углерода.

 Лесонасаждение является широко предлагаемой стратегией удаления углерода. При устойчивом использовании – например, путем посадки смесей местных деревьев, а не монокультур – лесоразведение может принести и другие выгоды, включая защиту биоразнообразия, снижение эрозии почвы и улучшение защиты от наводнений.

Мы рассмотрели стратегию «экстенсивного лесонасаждения», которая расширяет существующие леса в течение 21 века в соответствии с текущими предложениями, добавляя деревья там, где они, как ожидается, будут процветать, избегая при этом пахотных земель.

В наших моделях мы объединили эту стратегию с двумя будущими климатическими сценариями – сценарием «минимальных усилий» со средним глобальным потеплением, превышающим 4°C, и сценарием, совместимым с Парижским соглашением, который предполагает  масштабные усилия по смягчению последствий изменения климата. Затем мы могли бы сравнить результат обширного лесонасаждения с моделированием того же климата, но при разных  уровнях лесонасаждения, определяемых  более ожидаемыми тенденциями: сценарий минимальных усилий предполагает сокращение лесного покрова по мере расширения сельского хозяйства, а сценарий, совместимый с Парижским соглашением, – умеренное увеличение глобального лесного покрова.

Изменение лесного покрова по сравнению с 2015 годом в трех рассмотренных сценариях динамики земного покрова. Исследование сосредоточено на анализе периодов около 2050 и 2095 годов. График предоставлен автором.

В воздухе

Энергетический баланс Земли зависит от энергии, поступающей от Солнца, и энергии, уходящей обратно в космос. Увеличение лесного покрова меняет общий энергетический баланс планеты. Как правило, изменения, которые уменьшают исходящую радиацию, вызывают потепление. Поскольку исходящая радиация улавливается газами в атмосфере возникает парниковый эффект.

Способность лесопосадок снижать содержание CO₂ в атмосфере и, следовательно, увеличивать выход радиации в космос, хорошо изучена. Однако количество углерода, которое можно было бы удалить, остается предметом споров.

Лесозаготовка обычно снижает отражательную способность поверхности земли (альбедо), поскольку более темные деревья заменяют более светлые луга. Снижение уровня альбедо препятствует полезному снижению содержания CO₂ в атмосфере, поскольку меньше радиации уходит обратно в космос. Это особенно важно в более высоких широтах, где деревья покрывают землю, которая в противном случае была бы покрыта снегом. Наш сценарий предполагает расширение лесов преимущественно в умеренных и тропических регионах.

Леса выделяют большое количество летучих органических соединений (ЛОС), причем эти выбросы увеличиваются с повышением температуры. ЛОС вступают в химические реакции с газами в атмосфере, что влияет на концентрацию метана и озона, которые также являются парниковыми газами. Было обнаружено, что увеличение выбросов ЛОС из-за увеличения лесного покрова и повышения температуры повышает уровень метана и, как правило, озона. Это уменьшает количество радиации, уходящей в космос, что еще больше препятствует удалению углерода.

Однако продукты реакции ЛОС могут способствовать образованию аэрозолей, которые отражают поступающую солнечную радиацию и способствуют образованию облаков. Увеличение количества этих аэрозолей вместе с увеличением выбросов ЛОС из-за увеличения лесного покрова приводит к утечке большего количества радиации в космос.

Было обнаружено, что конечный эффект изменений альбедо, озона, метана и аэрозолей заключается в уменьшении количества радиации, уходящей в космос, сводя на нет часть выгоды от сокращения атмосферного CO₂. В будущем, когда смягчение последствий изменения климата не станет приоритетом, до 30% выгоды будет аннулировано, тогда как в будущем, совместимом с Парижем, эта цифра снизится до 15%.

Вверху: Разница в древесном покрове между сценариями обширного лесонасаждения и сценариями с минимальными усилиями в 2095 году. Влияние на энергетический баланс из-за различий в лесном покрове в результате изменения альбедо (в центре) и изменения аэрозолей (внизу). Красный цвет указывает на чистое увеличение энергетического баланса (потепление), а синий — на чистое уменьшение (похолодание).

Более прохладные решения

Борьба с изменением климата требует усилий всех секторов. Хотя лесонасаждение будет играть свою роль, исследования  показывают, что его выгоды могут быть не такими большими, как считалось ранее. Однако эти негативные побочные эффекты не будут такими значительными, если мы будем следовать другим стратегиям, особенно сокращению выбросов парниковых газов наряду с лесонасаждением.

В этом исследовании не учитывались локальные изменения температуры из-за лесонасаждений в результате испарительного охлаждения или влияние изменений в составе атмосферы, вызванных изменениями частоты и силы лесных пожаров. Дальнейшая работа в этих областях дополнит наши исследования.

Тем не менее, проведенное исследование показывает, что само по себе лесонасаждение вряд ли сможет исправить нашу быстро теплеющую планету. Нам необходимо быстро сократить выбросы, одновременно повышая способность природы хранить углерод. Важно детально провести стресс-тестирование стратегий смягчения последствий изменения климата, поскольку в игре задействовано  очень много сложных систем.