Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Wzrost temperatury i ilość CO2 zdecydują o przetrwaniu lasów

Recommended Posts

Rośliny potrzebują dwutlenku węgla do przeprowadzania fotosyntezy. Zatem więcej dwutlenku węgla w atmosferze zwiększa wzrost roślin (mechanizm ten, o czym informowaliśmy, w tak prosty sposób działa jedynie w warunkach laboratoryjnych). Jednocześnie jednak więcej CO2 w atmosferze oznacza wyższą temperaturę, co może m.in. spowodować niedobory wody potrzebnej rośliną, ograniczać ich wzrost i zwiększać ryzyko usychania. Na łamach PNAS ukazał się właśnie artykuł, którego autorzy stwierdzają, że od poziomu CO2 czy ogólnego wzrostu temperatury ważniejszy dla roślin jest stosunek obu tych czynników.

Korzyścią, jaką lasy odnoszą ze zmiany klimatu, jest zwiększony poziom atmosferycznego CO2, dzięki czemu drzewa mogą zużywać mniej wody przy bardziej intensywnej fotosyntezie. Jednak problemem związanym ze zmianą klimatu są rosnące temperatury, które powodują, że drzewa zużywają więcej wody, a fotosynteza przebiega wolniej. Na podstawie realistycznego modelu fizjologii drzew zbadaliśmy wpływ tych przeciwstawnych sobie zjawisk, czytamy w artykule.

Z badań wynika, że niekorzystny wpływ wzrostu temperatury tylko do pewnej granicy będzie kompensowany przez wzrost stężenia dwutlenku węgla. Jeśli wzrost temperatury będzie szybszy niż wzrost CO2, a proporcje pomiędzy oboma zjawiskami przekroczą pewien poziom, lasy mogą sobie nie poradzić. Jak mówią naukowcy, istniały pewne różnice pomiędzy różnymi typami lasów, ale ogólny wpływ obserwowanych zjawisk był prawdziwy dla wszystkich lasów.

Wspomniana granica, powyżej której lasy przestaną sobie radzić, zależy od tego, jak szybko będą w stanie dostosować się do zmian klimatu. Niektóre gatunki drzew są w stanie zareagować fizycznymi zmianami na suszę czy inne stresory środowiskowe i dzięki nim zmaksymalizować wykorzystanie dostępnych zasobów. Drzewa te mogą na przykład zmienić kształt liści czy dostosować tempo fotosyntezy.

Autorzy badań przyjrzeli się wpływowi wzrostowi CO2 i temperatury na lasy w USA. Sprawdzili też, czy zdolności aklimatyzacyjne różnych gatunków drzew będą odgrywały tutaj rolę.

Okazało się, że jeśli lasy będą w stanie się zaaklimatyzować, to dodatkowa koncentracja CO2 na każdy 1 stopień wzrostu temperatury musi wynieść co najmniej 67 ppm, by drzewa nadal mogły rosnąć. Taki scenariusz rozwoju sytuacji przewiduje 71% modeli klimatycznych wykorzystanych na potrzeby obecnych badań. Jeśli zaś drzewom nie uda się zaaklimatyzować, to wzrost koncentracji CO2 musi wynieść co najmniej 89 ppm na każdy stopień. Taki scenariusz jest przewidywany przez nieco ponad połowę wykorzystanych modeli. To zaś oznacza, że wciąż istnieje olbrzymia niepewność co do tego, co stanie się z lasami.

Dodatkowym problemem jest fakt, że nawet jeśli wspomniany stosunek CO2 do temperatury wykroczy poza określoną granicę na jeden sezon lub podobnie krótki czas, drzewa mogą zacząć wymierać. Ponadto autorzy badań nie brali pod uwagę wzrostu temperatur na pasożyty drzew czy pożary lasów.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Drugi największy na świecie emitent dwutlenku węgla, Stany Zjednoczone, zapowiedział, że do 2030 roku zredukuje emisję o 50–52 procent w porównaniu z emisją z roku 2005. Administracja prezydenta Bidena chce w ten sposób zachęcić inne kraje do wyznaczenia sobie bardziej ambitnych celów przed listopadowym spotkaniem COP26 ONZ.
      Zapowiedź Białego Domu oznacza duży postęp w porównaniu z dotychczas wyznaczanymi celami. Wcześniej USA obiecywały 28-procentową redukcję do roku 2025. Zgodnie zaś z nowymi zapowiedziami za cztery lata amerykańska emisja zmniejszy się o 38% w porównaniu z rokiem 2005.
      Zapowiedzi rządu USA, mimo że ambitne, nie są jednak wystarczające. Organizacja Climate Action Tracker, która śledzi, jak poszczególne kraje wypełniają założenia Porozumienia Paryskiego, zgodnie z którymi ludzkość ma powstrzymać globalne ocieplenie na poziomie 1,5 stopnia Celsjusza powyżej epoki przedprzemysłowej mówi, że do roku 2030 Stany Zjednoczone powinny zredukować swoją emisję o 57–63 procent.
      W najnowszym oświadczeniu Biały Dom powtórzył, że do roku 2035 cała produkcja energii elektrycznej w USA ma się odbywać bezemisyjnie. Zapowiedziano też zwiększenie powierzchni lasów, większe rozpowszechnienie pomp cieplnych w budynkach mieszkalnych oraz mniej energochłonne samochody.
      USA nie są jedyny krajem, który stawia sobie coraz bardziej ambitne cele. Amerykanie poinformowali o nowych celach kilka dni po tym, gdy Wielka Brytania zapowiedziała, że do roku 2035 zredukuje swoją emisję aż o 78% w porównaniu z rokiem1990. Japonia, która jest 6. na świecie największym konsumentem węgla, obiecuje, że do roku 2030 zmniejszy emisję o 46% w porównaniu z rokiem 2013. Jeszcze niedawno zapowiadano, że będzie to 26%. W tym samym czasie Kanada ma zamiar zredukować swoją emisję o 40–45 procent w porównaniu z rokiem 2005. To znacznie mniej niż potrzebne 60% redukcji, ale dużo więcej niż wcześniej zapowiadane 30%.
      Nawet prezydent Brazylii, Jair Bolsonaro, zapowiedział bardziej zdecydowana działania. Stwierdził, że do roku 2050 jego kraj stanie się neutralny pod względem emisji węgla, a do roku 2030 zakończy się wylesianie Amazonii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Francuscy naukowcy rozwiązali zagadkę, która trapi ludzkość od tysięcy lat. Wraz z nieuchronnie nachodzącym latem wiele osób coraz częściej sięga po chłodne napoje, w tym po piwo. Teraz, dzięki uczonym z Université de Reims Champagne-Ardenne dowiedzieliśmy się, ile bąbelków uwalnia się z przeciętnej 0,5 litrowej szklanki piwa zanim cała piana opadnie.
      Już wcześniej inny zespół naukowy stwierdził, że w lampce szampana znajduje się około 1 miliona bąbelków. Co z piwem? Naukowcy z Reims oceniają, że ile bąbelków uwolni się z „delikatnie nalanego” piwa typu lager. Lagery są niezwykle popularnymi piwami. Dwutlenek węgla powstaje w nich podczas fermentacji, a dodatkowo jest w wprowadzany do napoju w czasie pakowania.
      Uczeni najpierw zmierzyli ilość dwutlenku węgla rozpuszczoną w komercyjnym lagerze przed napełnieniem nim szklanki. Następnie, wykorzystując tę informację i przyjmując, że piwo podczas nalewania do kufla ma temperaturę 5,5 stopnia Celsjusza, oszacowali, ile bąbelków powinno unosić się ze standardowego naczynia. Obserwowali też unoszące się bąbelki za pomocą szybko działającej kamery. Wykazały one, że unoszące ku powierzchni bąbelki stają się coraz większe, przechwytując i usuwając z napoju coraz więcej gazu.
      Na podstawie tak przeprowadzonych badań uczeni stwierdzili, że zanim piana opadnie, z piwa uwolni się od 200 000  do 2 000 000 bąbelków. Naukowców zaskoczył fakt, że niedoskonałości szkła inaczej wpływają na formowanie się bąbelków w szampanie, a inaczej w piwie. W piwie liczba bąbelków rośnie bardziej niż w szampanie, gdy napój jest nalewany do szkła z większymi niedoskonałościami.
      O wynikach przełomowych badań poinformowano w artykule Cracking open the mystery of how many bubbles are in a glass of beer opublikowanym na łamach pisma Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecny w atmosferze dwutlenek węgla napędza wzrost roślin. Wiele osób żywi przekonanie, że im więcej węgla w atmosferze, tym bujniejszy wzrost roślinności, a im więcej roślinności, tym więcej węgla z atmosfery one wchłaniają. Wyniki badań, które opublikowano właśnie na łamach Nature wskazują, że gdy więcej CO2 w atmosferze powoduje bardziej bujny wzrost roślin ma to... negatywny wpływ na zdolność gleby do przechowywania węgla.
      Jedno z możliwych wyjaśnień tego fenomenu brzmi: bujniejsza roślinność wykorzystuje więcej składników zawartych w glebie. A to z kolei przyczynia się do zwiększonej aktywności mikroorganizmów, w wyniku której z gleby uwalniany jest dwutlenek węgla, który bez tej dodatkowej aktywności zostałby w niej uwięziony.
      Wyniki badań przeczą powszechnemu przekonaniu, że im więcej biomasy rośnie, tym więcej jej się rozkłada, a zawarty w niej węgiel zostaje uwięziony w glebie. Autorzy najnowszych badań przeanalizowali dane ze 108 przeprowadzonych wcześniej eksperymentów, podczas których sprawdzano poziom węgla w glebie, tempo wzrostu roślin oraz wpływ wysokiego stężenia CO2 na oba te czynniki. Ze zdumieniem zauważyli istnienie mechanizmu, który przeczy intuicji. Gdy zwiększa się masa roślin, zwykle zmniejsza się ilość węgla w glebie, mówi główny autor badań, Cesar Terrer z Uniwersytetu Stanforda.
      Okazało się, że jednoczesny wzrost masy roślinnej oraz koncentracja węgla w glebie są bardzo trudne do osiągnięcia, mówi jeden z autorów badań, profesor Rob Jackson.
      Uczony dodaje, że obecnie stosowane modele klimatyczne nie biorą pod uwagę tego zjawiska, wskutek czego prawdopodobnie przeszacowują one zdolność gleby do przechowywania węgla pobranego z atmosfery.
      Szacuje się, że rośliny i gleba absorbują obecnie około 30% CO2 emitowanego przez człowieka. Oszacowanie, jak wiele węgla może zostać uwięzione w glebie jest niezwykle ważne, gdyż węgiel ten powinien pozostawać przez długi czas. Gdy roślina ulega rozkładowi, część uwięzionego w niej węgla powraca do atmosfery. Jednak gdy węgiel zostaje uwięziony w glebie, pozostaje tam przez setki lub tysiące lat, wyjaśnia Terrer.
      Nowa praca bazuje na opracowaniu autorstwa Terrera, Jacksona i innych, którzy w 2019 roku oszacowali, że dwukrotne – w porównaniu z epoką przedprzemysłową – zwiększenie koncentracji atmosferycznego CO2 doprowadzi do zwiększenia biomasy o około 12%, zatem rośliny prawdopodobnie odegrają znacznie mniejszą niż przewidywano rolę w wycofywaniu węgla z atmosfery.
      Teraz, po sprawdzeniu jednoczesnej zdolności roślin i gleby do pobierania węgla z atmosfery, uczeni doszli do wniosku, że należy zrewidować i ten mechanizm. W glebie uwięzione jest więcej węgla niż w roślinach. Dlatego też musimy się jej lepiej przyjrzeć, gdy zastanawiamy się nad przewidywanymi zmianami szaty roślinnej, stwierdza Jackson. Z badań wynika, że niespodziewanie dużo węgla mogą w przyszłości absorbować użytki zielone, jak łąki czy pastwiska. W scenariuszu, w którym CO2 jest dwukrotnie wyższe niż przed rewolucją przemysłową, zdolność użytków zielonych do przechowywania węgla rośnie o 8%. Tymczasem zdolność lasów pozostaje na tym samym poziomie co obecnie. Stanie się tak pomimo tego, iż biomasa lasów ma w tym czasie wzrosnąć o 23%, a biomasa użytków zielonych o 9%. Dzieje się tak częściowo dlatego, że drzewa wiążą w glebie stosunkowo mało pochłanianego przez siebie węgla.
      Z punktu widzenia bioróżnorodności sadzenie lasów na obszarach zajętych przez naturalne użytki zielone czy sawanny to błąd. Nasze badania pokazują, że ekosystemy użytków zielonych są bardzo ważne z punktu widzenia pochłaniania węgla, mówi Terrer.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jednym z holenderskich browarów testowana jest właśnie niezwykła instalacja grzewcza, która nie emituje dwutlenku węgla do atmosfery. Wszystko dzięki temu, że zamiast węgla spalane jest w niej... żelazo.
      Próba podpalenie kawałka żelaza to karkołomne przedsięwzięcie, którego koszty nie są warte potencjalnych zysków. Jednak inaczej ma się sprawa z drobno sproszkowanym żelazem. Ono, po wymieszaniu z powietrzem, jest wysoce palne. Gdy spala się taką mieszaninę, dochodzi do utleniania żelaza. Gdy spalamy węgiel produktem utleniania tego pierwiastka jest szkodliwy dla atmosfery dwutlenek węgla. Gdy zaś spalamy żelazo, produktem utleniania jest Fe203, czyli.. rdza. Bardzo interesującą cechą rdzy jest fakt, że to ciało stałe, które bardzo łatwo odzyskać po procesie spalania. W ten oto sposób spalając drobno sproszkowane żelazo otrzymujemy jedyny odpad – rdzę – który bardzo łatwo się wychwytuje.
      Gęstość energetyczna żelaza wynosi 11,3 kWh/L czyli jest lepsza niż gęstość energetyczna benzyny. Znacznie gorzej ma się sprawa z energią właściwą. Ta wynosi jedynie 1,4 kWh/kg. To oznacza, że na określoną ilość energii żelazny proszek zajmuje nieco mniej miejsca niż benzyna, ale jest on niemal 10-krotnie cięższy. Sproszkowane żelazo nie przyda się więc do zasilania samochodów czy domów. Jedak może okazać się świetnym rozwiązaniem dla przemysłu.
      W przypadku wielu procesów przemysłowych energia elektryczna, którą możemy pozyskiwać m.in. z czystych źródeł, nie jest w stanie zapewnić odpowiedniego rodzaju energii cieplnej. Dlatego też naukowcy z Uniwersytetu Technologicznego z Eindhoven od lat pracują nad wykorzystaniem żelaza w roli czystego paliwa. W ubiegłym miesiącu w jednym z browarów uruchomili testową instalację, w której spalane jest sproszkowane żelazo.
      Powstała w procesie spalania rdza może być ponownie wykorzystywana. Żelazo jest traktowane jak rodzaj akumulatora. Spalanie go rozładowuje, zamieniając żelazo w Fe203. Aby je ponownie załadować należy pozbawić ten związek tlenu, odzyskując żelazo, które można ponownie spalić.
      Żeby jednak cały proces był bezemisyjny, również odzyskiwanie żelaza powinno takie być. Dlatego też holenderscy naukowcy testują obecnie trzy sposoby na jego odzyskanie. Jeden z nich polega na przetransportowaniu rdzy taśmociągiem do pieca, gdzie w temperaturze 800–1000 stopni dodawany jest wodór. Tlenek żelaza zamienia się w żelazo, wodór zaś łączy z tlenem dając wodę. Minusem tej metody jest ponowne stapiania się sproszkowanego żelaza w jedną warstwę, którą należy zmielić. W drugiej metodzie wykorzystywany jest standardowy reaktor fluidalny. Również dodawany jest wodór, jednak cały proces odbywa się w temperaturze 600 stopni Celsjusza. Dzięki temu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej, jednak jego odzyskiwanie trwa dłużej. Trzecia i ostatnia metoda polega na wdmuchiwaniu tlenku żelaza i wodoru do komory reaktora, w której panuje temperatura 1100–1400 stopni. Dzięki wdmuchiwaniu żelazo pozostaje w formie sproszkowanej. To może być najlepsza z trzech wymienionych technologii, jest jednak nowa, więc najpierw trzeba udowodnić, że działa.
      Oczywiście zarówno do wyprodukowania wodoru czy uzyskania odpowiedniej temperatury w reaktorze/piecu potrzebna jest energia. Jednak może być to energia elektryczna uzyskana z czystych źródeł.
      Można się zastanowić, dlaczego zamiast żelaza nie spalać po prostu wodoru. Problem w tym, że wodór jest bardzo trudny i niebezpieczny w transporcie. Jego przechowywanie również nie jest łatwe, wymaga wysokich ciśnień i niskich temperatur. Sproszkowane żelazo może być łatwo i długo przechowywane i bardzo łatwo jest je przewozić z olbrzymich ilościach np. koleją.
      Sproszkowane żelazo może więc w przyszłości zastąpić węgiel w wielu procesach przemysłowych. Będzie to wymagało przerobienia obecnych instalacji do spalania węgla na takie do spalania żelaza. Holenderscy naukowcy badają też, czy sproszkowane żelazo może posłużyć jako paliwo dla masowców, wielkich statków będących dużym źródłem emisji węgla z paliw kopalnych.
      Profesor Philip de Goey z Uniwersytetu Technologicznego w Eindhoven mówi, że ma nadzieję, iż w ciągu najbliższych 4 lat powstanie pierwsza 10-megawatowa instalacja przemysłowa do spalania sproszkowanego żelaza, a w ciągu 10 lat pierwsza elektrownia węglowa zostanie przerobiona na elektrownię na żelazo.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zmiany klimaty spowodowały, że cyklony tropikalne docierające na ląd wolniej słabną, przez co dalej docierają i powodują większe zniszczenia, czytamy na łamach najnowszego wydania Nature. Naukowcy z The Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University dowiedli, że cyklony, które tworzą się nad gorącymi wodami oceanicznymi, niosą obecnie więcej wilgoci, przez co po dotarciu na ląd dłużej się utrzymują. To sugeruje, że w przyszłości mogą utrzymywać się jeszcze dłużej i obszarom, do których wcześniej nie docierały.
      To bardzo ważne spostrzeżenie, które powinno być brane pod uwagę przy podejmowaniu decyzji dotyczących radzenia sobie ze skutkami globalnego ocieplenia, mówi jeden z autorów badań, profesor Pinaki Chakraborty, dyrektor Jednostki Mechaniki Płynów na OIST. Wiemy, że miejscowości przybrzeżne muszą przygotować się na bardziej intensywne huragany. Okazuje się, że na ich nadejście muszą być też gotowe miejscowości położone w głębi lądu, które mogą nie mieć odpowiedniej infrastruktury, by sobie z tym radzić, a ich mieszkańcy mogą nie mieć doświadczenia z takimi zjawiskami, dodaje uczony.
      Naukowcom z Okinawy udało się wykazać bezpośredni związek pomiędzy ocieplającym się klimatem, a tymi cyklonami, które docierają na ląd. Na potrzeby swoich badań naukowcy przeanalizowali huragany, które w ostatnim półwieczu uformowały się nad północnym Atlantykiem i dotarły na ląd. Okazało się, że obecnie w ciągu pierwszej doby po uderzeniu w ląd cyklony słabną dwukrotnie wolniej niż przed 50 laty. Gdy przyjrzeliśmy się danym jasno było widać, że w kolejnych latach cyklony słabną coraz wolniej. Nie był to jednak proces ciągły. Zmiany w poszczególnych latach odpowiadały zmianom temperatury powierzchni wód oceanicznych, mówi doktorant Lin Li, główy autor badań.
      Naukowcy przetestowali swoje spostrzeżenia za pomocą symulacji komputerowych czterech różnych cyklonów, które przeprowadzono z różnymi danymi dotyczącymi temperatury powierzchni oceanu. Gdy w symulacji huragan osiągnął kategorię 4, naukowcy symulowali jego nadejście nad ląd, odcinając go od źródła wilgoci od spodu.
      Cyklony tropikalne to silniki cieplne, jak np. silnik w samochodzie. W silniku samochodowym spalane jest paliwo i uzyskana energia cieplna zamieniana jest w pracę mechaniczną. W cyklonach wilgoć z powierzchni oceanu jest paliwem, które intensyfikuje i podtrzymuje siłę huraganu, a energia cieplna z wody jest zamieniana w potężne wiatry. W momencie, gdy huragan dotrze na ląd, dostawy paliwa zostają przerwane. Bez paliwa samochód zaczyna zwalniać, a huragan, bez źródła wilgoci, traci na sile, wyjaśnia Li.
      Naukowcy zauważyli, że nawet gdy nad ląd docierają cyklony o tej samej sile, to ten, który uformował się nad cieplejszymi wodami, wolniej słabnie. Symulacje te udowodniły, że wyciągnęliśmy prawidłowe wnioski z naszych analiz. A wnioski te mówią, że cieplejsze oceany wpływają na tempo słabnięcia huraganu, nawet po odcięciu połączenia z wodami oceanicznymi. Pytanie brzmi, dlaczego tak się dzieje, mówi Chakraborty.
      Przeprowadzili więc dodatkowe symulacje i wykazali, że odpowiedzią na to pytanie jest wilgotność. Nawet gdy cyklon dociera na ląd, zamienia się w huragan i nie ma łączności z oceanem, powietrze wciąż zawiera sporo wilgoci. Z czasem wilgoć tę traci i wiatry słabną. Huragany, które powstają nad cieplejszymi wodami oceanicznymi, mogą zawierać więcej wilgoci, która podtrzymuje je przez dłuższy czas i nie pozwala im szybko osłabnąć, dodają uczeni.
      Naukowcy zauważają, że konieczna jest zmiana obecnych – zbyt prostych – modeli badania huraganów. Obecne modele nie biorą pod uwagę wilgotności. Rozważają one huragany jako suchy wir powietrza, który jest osłabiany przez tarcie o ląd. Nasza praca pokazuje, że ten model jest niekompletny. Dlatego też modele te nie wykazywał dotychczas oczywistego wpływu ocieplania się klimatu na huragany, mówi Li.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...