Как облесение влияет на направление и скорость климатических изменений

В рамках серии научных семинаров научный руководитель лаборатории Федор Татаринов представил 17 мая 2023 г.  доклад на тему «Облесение как средство смягчения климатических изменений – плюсы и минусы». На семинаре были представлены результаты ряда экспериментов лаборатории Дана Якира департамента Наук о Земле Института наук имени Вейсмана (Реховот, Израиль), посвященных влиянию леса на климат в различных пространственных масштабах и при различных уровнях увлажнения.

Первый эксперимент состоял в трехгодичной серии пульсационных измерений по градиенту осадков в Израиле. При помощи передвижной системы измерений Eddy Covariance кампаниями по 10 дней измерялись основные параметры энергетического, водного и углеродного баланса в трех районах Израиля для лесных и не лесных экосистем. Целью экспериментов было определить, насколько эффект поглощения углерода лесом способен компенсировать нагрев окружающей территории за счет более высокого альбедо леса по сравнению с нелесными территориями. Соответственно для каждого их трех районов Израиля с различным уровнем осадков, измерения осуществлялись в паре «сосновый лес – нелесная территория». Было получено, что если при высоком уровне осадков накопление углерода компенсирует эффект пониженного альбедо в течение 43 лет, то при низком на это требуется до 213 лет. Таким образом, при низком уровне увлажнения (при котором произрастание древесных растений невозможно без орошения) облесение скорее приводит к повышению температур на территории. В то же время испарение при высоком и среднем уровне осадков приблизительно в полтора раза выше на лесных участках, чем на нелесных.

Цель второго эксперимента состояла в сравнении эффекта от поглощения углерода лесом в условиях пустыни с эффектом экономии ископаемого топлива при использовании пустыни для размещения солнечных батарей. Аналогично первому эксперименту осуществлялись серии измерений энерго- массообмена в лесу и на площадке с солнечными батареями. По результатам оценок времени компенсации эффекта повышенного альбедо леса и батарей относительно пустыни за счет ассимиляции углерода (экономии углеводородов) получено, что это время для леса составляет 100 – 175 лет (лес Ятир), а для батарей – всего два года.

Таким образом, на обширном эмпирическом материале показаны различные пути влияния облесения на климат в локальном масштабе: дополнительный нагрев за счет большего поглощения приходящей радиации, охлаждение за счет поглощения СО₂, снижение доступной воды за счет большей эвапотранспирации, рост осадков. Показано, что баланс между дополнительным нагревом и охлаждением при посадке леса зависит от лесорастительных условий. Чем они хуже, тем в большей степени лес способствует потеплению, а не похолоданию.

Третий эксперимент представлял собой моделирование на основе климатического сценария, при котором зона Сахеля (16°W-40°E, 10–15°N) засаживалась лесом по типу леса Ятир. Результаты показали, что появление такого большого массива приведет к существенному понижению температуры и росту количества осадков не только в зоне облесения, но и в значительной части южной Сахары, вплоть до 20 ^оN. Такой результат, по всей видимости, обусловлен эффектом «Биотического насоса» (Горшков, Макарьева, 2006). Суть последнего в том, что крупные лесные массивы, создавая за счет испарения зоны пониженного давления, всасывают влажные морские воздушные массы вглубь континентов. Таким образом, моделирование подтвердило, что сохранение крупных лесных массивов, особенно в прибрежной зоне, способствует более равномерному распределению осадков над сушей.