Человек может поблагодарить за это свою деятельность: климатолог Михаил Будыко 40 лет назад предсказал резкий всплеск развития растительности и биосферы в целом из-за выбросов углекислого газа. Спутниковые снимки 2016 года подтвердили это, но научные публикации вызвали неприятие: некоторые ученые пытались опровергнуть факт озеленения. Новая работа показала, что оно существует и ускоряется.
То, что рост концентрации СО2В воздухе способствует быстрому росту растений, что было известно. больше сотниНесколько лет назад советский физик и климатолог Михаил Будыко, в 1970 году первым предупредивший о неизбежности глобального потепления, отдал много времени. оценитьВлияние антропогенных выбросов углерода на биосферу было рассмотрено им в 1980-х годах. Ученый пришел к выводу о том, что эти выбросы спровоцируют распространение растительности по всему миру, что благоприятно повлияет и на жизнь животных. Этот вывод стал одной из ключевых причин, по которой он считал глобальное потепление «билетом в потерянный рай». Им была сформулирована первая научная позиция такого рода.
В западном научном мире идеи Будыко долгое время встречали сопротивление. Несмотря на то, что некоторые учёные наблюдали озеленение планеты на снимках с космоса, их исследования подвергались активной критике. Идея о глобальном озеленении не стала общепризнанной до . публикации в NatureВ два тысячи шестнадцатом году группе учёных, первым из которых был китайский исследователь, впервые удалось продемонстрировать… показатьГлобальное озеленение Земли имеет огромные масштабы, и вычисления показывают, что 70 процентов его обусловлены выбросами углекислого газа. 2Также прирост глобальных температур составил восемь процентов. Выявлено, что сельскохозяйственная деятельность человека спровоцировала лишь 13 процентов этого озеленения.
Публикация в Nature вышла на неприговорочную почву: в западном научном мире всегда преобладала идея о разрушительном влиянии глобального потепления на биосферу. Поскольку истории планеты не помнят случаев, когда биосфера страдала бы от резкого роста растительности, составляющей основу пищевой пирамиды, несколько научных групп попытались опровергнуть выводы работы 2016 года. Для периода с 1982 по 2000 год это было сложно из-за недостатка наборов спутниковых данных, которые однозначно показывают быстрое озеленение. Но желающие всегда найдут способ, поэтому были предприняты многочисленные попытки оспорить этот факт для периода после 2000 года.
Некоторые авторы опубликовали работы о замедлении процесса глобального озеленения после двухтысячных годов, в то время как другие утверждают, что обратилосьвспятьКак это возможно, если спутники фиксируют различный прирост зелени на поверхности планеты? Ответ прост: при анализе наборов данных из наблюдений спутников по группам обнаруживается разная динамика озеленения. Это объяснимо: аппаратура спутников может отличаться качеством, некоторые находятся в космосе дольше, что приводит к погрешностям в работе. Если исследователь не использовал все наборы данных для усреднения значений, как авторы работы 2016 года, то мог найти среди них наборы, где озеленение после 2000 года замедлялось.
Также возражающие против результатов исследования 2016 года приняли во внимание не только нормализованный разностный индекс растительности, но и так называемый… расширенный индекс растительностиВ подсчетах есть методологическая разница: нормализованный индекс учитывает хлорофилл в целом, а расширенный — особенности кроны растений. Также использовался ещё один метод: брали отрезок после 2000 года (или даже после 2010 года) и замедление озеленения на нём трактовали как общий процесс последних лет.
Противоречивые оценки породили информационный шум, затруднивший людям не знакомым со научной средой понимание происходящего. Земля озеленяется, как утверждал Будыко и констатировали китайские ученые? Или же ее растительность и биосфера в XXI веке сокращаются?
Этот вопрос не совсем абстрактный: если Будыко прав, то нынешняя дорогостоящая борьба с глобальным потеплением (триллионы долларов в год) одновременно является борьбой против зелени и всей биосферы. Если же его оппоненты правы, то это единственное спасение человечества от крайне болезненных последствий гибели растений и снижения биопродуктивности планеты.
От простого зелёного до чётких показателей.
Авторы новой работы в Global Ecology and ConservationГруппа учёных из Китая попыталась оценить ситуацию, опираясь на более надёжные методические подходы. По их мнению, дискуссии о том, зеленеет ли планета в плане цвета, менее продуктивны, чем сосредоточение на конкретном физическом показателе — индексе площади листьевДля определения площади листьев и разграничения ее от общей зелени, исходящей от наземных растений, применяются спутниковые данные, реагирующие на красный и ближний инфракрасный спектры.
Авторы работали со всеми четырьмя глобальными наборами спутниковых данных по индексу площади листьев, не отбирая их по принципу «те, что показывают максимум озеленения», или «те, что показывают максимум гибели растений».
В период с 2001 по 2020 год все четыре набора показали статистически значимый рост индекса для Земли в целом. Площадь листьев на планете увеличилась на 55,15 процента от всей площади, где есть растительность, то есть устойчивое озеленение отмечалось на основной части суши. На 14,44 процента той же зоны наблюдался процесс обратный озеленению — «окоричневание», то есть отступление растений. Для остальной поверхности не было выраженного тренда ни в одну из сторон.
Интересная картина получилась, когда авторы сравнили связи между другими факторами, наблюдаемыми со спутников, и площадью листьев. Некоторые детали были предсказуемы: там, где происходило сокращение растительности, влажность почвы уменьшалась. В тех частях планеты, где концентрация СО… 2Температура была выше обычного, и растения росли лучше. Были и неожиданности: рост температур совпадал с озеленением не только в прохладных регионах (Китай, Европа, включая Восточную), но и в жарких. Так было, например, в некоторых районах Индии.
Факт связи между осадками (а также солнечным излучением) и озеленением оказался очень слабым. В регионах с ростом осадков озеленение не было заметно более активным, а в районах с их снижением — не было заметно слабее. Из этого косвенно следует, что наблюдаемые изменения в осадках слабо влияют на влажность почвы в долгосрочной перспективе.
Видимо, это связано с давно известным фактом: где появляется растительность, влажность почвы во многом регулируется самой растительностью, а не осадками. Так происходит потому, что при недостатке осадков растения, живущие при высоком содержании СО… 2В воздухе могут сильно сжаться устьица крошечных отверстий на листьях. После такого сужения испарение водой из почвы минимизируется. В результате в земле сохраняется довольно много влаги, даже если осадки в том или ином году несколько ниже нормы.
Кто конкретно озеленил Землю?
Противоположники концепции Будыко указывали на то, что наибольшее озеленение наблюдается в Китае и Индии — государствах с динамично развивающимся сельским хозяйством и высоким потреблением удобрений. раздавалисьДаже утверждения о том, что именно сельское хозяйство «отвечает за треть и, возможно, более от наблюдаемого увеличения площади листьев» (то есть глобального озеленения), являются спорными. Научпоп не лучшего качества пошел даже дальше и начал рассказывать то, чего никакие ученые никогда не заявляли: что якобы основная часть глобального озеленения объясняется влиянием сельского хозяйства.
Подобные возражения долго вызывают большие вопросы: например, озеленение в Китае больше всего затрагивает пустыни, полупустыни и Тибет — территории, где отсутствует сельское хозяйство и внесение удобрений. 42 процента озеленения КНР пришлись на леса, а лишь 32 процента — на пашню. В стране есть программа посадки деревьев в засушливых зонах, но деревья потом никто не поливает и не удобряет. Выживание этих посадок было бы невозможно без естественных условий этих зон, благоприятных для быстрого развития растений.
В ряде регионов Земли глобальное озеленение отчетливо проявилось во время уменьшения сельскохозяйственных угодий. К примеру, в России и Австралии с 1980-х годов сельское хозяйство сходило с обширных территорий — однако там и там скорость озеленения очень высока. 2В отличие от Земли с её крайне холодным климатом, который становится более мягким по мере потепления, в Австралии такого не наблюдается. Если бы сельское хозяйство было главным фактором озеленения, пример этих двух стран, общей площадью в пару раз больше Индии и Китая вместе взятых, было бы невозможно объяснить.
Другой важной проблемой этого подхода являлось отсутствие учета позитивного воздействия СУО. 2 на сельское хозяйство. Примерно четвертьУрожай основных культур в США напрямую связан с повышенной концентрацией углекислого газа в атмосфере, вызванной человеческой деятельностью.
Рост площади листьев на полях сегодня обусловлен теми же факторами, что и рост площади листьев в природе.
Авторы нового исследования изучили вопрос о причине глобального озеленения: в человеческой деятельности, связанной с выбросами углекислого газа, или в развитии сельского хозяйства. 2В разных зонах (спутники отлично регистрируют углекислый газ) при других воздействующих на участки земной поверхности условиях. Установлено, что CO 2Объясняет тенденцию по индексу площади листьев на территории, покрытой растительностью, составляющей 75,63 процента площади суши Земли. Это превышает оценку авторов работы 2016 года (70 процентов).
В чём заключается различие между скоростью глобального озеленения и темпами его роста?
Исследователи поставили себе вопрос: возможно ли с помощью современных спутниковых наблюдений узнать, замедляется ли сейчас озеленение планеты? Вопрос интересен потому что обычно считают, что из-за увеличения дефицита водяного пара в атмосфере озеленение должно замедляться.
«Дефицит давления водяного пара»Давление, измеряемое в паскалях, — понятие относительное. Если относительная влажность кубометра воздуха при повышении температуры сохраняется неизменной, количество водяных паров в нем увеличится быстро. На практике в более теплых регионах соотношение фактического количества водяных паров на кубометр воздуха к теоретически возможному при данной температуре ниже, чем в холодном климате. Чтобы понять смысл этих слов, достаточно взглянуть на карту. В Амазонии человеку из России первое время трудно дышать — воздух настолько влажный. Но формально дефицит водяного пара там сильнее, чем в России, и несопоставимо сильнее, чем в Гренландии, Антарктиде или на Тибете (это легко увидеть на карте).
Понятие не отражает потенциальной пригодности климатической зоны для сложной жизни. В Гренландии и Антарктиде воздух крайне сухой, без специальных мер это быстро вредит коже и слизистым, а растительность либо слаба, либо отсутствует. В местах с низким дефицитом водяного пара угнетение зеленой биомассы — норма. Напротив, в местах с умеренным дефицитом давления водяного пара норма — джунгли Амазонии и Конго. Лишь зоны, где этот дефицит выше 1,5-2,0 тысячи паскалей (то есть предельно высок), действительно малопригодны для растительности.
Многие климатологи утверждаютДальнейшее потепление усилит дефицит водяного пара в умеренных широтах до уровня тропических пустынь, что приведёт к гибели растительности и прекращению глобального озеленения. Некоторые уверены, что это уже случилось. Авторы новой работы проверяют эту точку зрения: если планетарное озеленение замедляется, значит дефицит водяного пара действительно повлиял на растения.
Для большей части земного шара данные текущих наблюдений оказались недостаточно точными: четыре набора спутниковых снимков дали противоречивые сведения о скорости глобального потепления для 60 процентов суши с растительностью.
Ускорение глобального потепления удалось определить для 40 процентов суши, и оно оказалось в целом положительным. Глобальное озеленение за период с 2001 по 2020 год слегка ускорилось, а не замедлилось, хотя величина этого ускорения статистически пока незначительна. Нарастает скорость глобального озеленения на европейских равнинах (включая часть России), в Восточной Африке и Индии.
В России и Европе с 2001 по 2020 год площадь сельскохозяйственных земель не увеличилась, а в нашей стране даже уменьшилась. В некоторых регионах североамериканских равнин и Китае глобальное озеленение несколько замедлилось. Это необычно, потому что в Китае с 2001 по 2020 год сельское хозяйство пережило серьезный рост урожаев основных культур. Теория о том, что озеленение обусловлено интенсивным сельским хозяйством, снова не подтвердилась фактами.
Что из всего этого следует?
Учёные полагают, что причиной того, что ряд предыдущих исследований стремились «отменить» глобальное озеленение, стало применение неоднозначных данных. В первую очередь это касается Продвинутого радиометра очень высокого разрешения (AVHRR), спутниковой системы наблюдения в пяти спектральных полосах. Две из них — около 600 и 900 нанометров — теоретически отражают информацию по… нормализованному разностному индексу растительностиСоздатели нового исследования подчеркивают, что о существенной проблеме точности проекта известно давно. орбитальным дрейфом спутников, которые поставляют эти данные.
Работа специально не использует оценки нормализованного разностного индекса растительности и сосредотачивается на индексе площади листьев, полученном по данным MODIS — системы спутниковых наблюдений с более точными инструментами, которые не дают таких больших систематических ошибок.
Возникает такая ситуация: повсеместное озеленение — бесспорный факт. констатируютВ работе авторы приводят данные о том, что на 55 процентах земной поверхности с растительностью происходит озеленение (наибольшая активность наблюдается в равнинах Европы и Индии), а лишь на семи процентах растительность уступает место другим формам ландшафта. При этом за примерно три четверти озеленения отвечает углекислый газ. Рост концентрации этого газа оказывает настолько сильное влияние, что дефицит водяного пара не способен остановить озеленение и даже не проявляет способности сдержать его ускорение на глобальном уровне.
Необходимо открыто заявить: данное исследование посвящено ключевому процессу, протекающему в биосфере планеты Земля. Вместе с тем, у него присутствуют определённые границы.
Например, площадь листьев растетЗеленые растения суши занимают более двух третей всей биомассы Земли, развиваясь быстрее, чем зеленая биомасса, о чём уже говорилось. Быстрый рост растений увеличивает кормовую базу для животных, что благоприятно влияет на биосферу в целом.
Важност темы очевидна, но СМИ её игнорируют. Причина кроется в том, что эта тема нежелательна для западных медиа. специальныеПопулярные статьи с заявлением о вреде глобального озеленения в перспективе.
Долгосрочный рост растительности представить как «ужас» не удавалось с помощью убедительных доводов. ПришлосьМедиаспециалисты неохотно прикрепляют своё имя к неудачным публикациями, так как это снижает уровень доверия аудитории.
В Китае, где нет единой партийной линии в вопросах глобального потепления, всё ещё возможны научные работы об ускорении озеленения, в то время как в США таковые уже невозможны. В русском культурном пространстве отношение к антропогенным выбросам углерода ближе к американскому, чем к китайскому. После смерти Будыко наше научное сообщество перенимает западные тезисы по данному вопросу и так же информирует общество.