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
      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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Unikalną aplikację komputerową, która pozwoli małym i średnim piekarniom zoptymalizować procesy technologiczne, a tym samym ograniczyć marnotrawienie żywności i emisję CO2, opracowuje międzynarodowy zespół ekspertów z udziałem naukowców z Instytutu Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie.
      Aplikacja powstaje w ramach projektu PrO4Bake, finansowanego przez Wspólnotę Wiedzy i Innowacji w obszarze żywności EIT Food. Działania projektowe koordynuje Uniwersytet w Hohenheim (Niemcy) przy zaangażowaniu partnerów z przemysłu, m.in. firmy Siemens, oraz ośrodków naukowych z Polski, Danii, Szwecji, Hiszpanii i Włoch. Kilka tygodni temu PrO4Bake został nominowany do nagrody EIT Innovators Award 2020.
      To, co nazywane jest odpadem piekarniczym, jest niczym innym jak efektem nadprodukcji lub niesprzedania wyrobów przez piekarnię. W polskich piekarniach powstaje średnio do kilku ton odpadów piekarniczych w tygodniu. To nie tylko ogromne marnotrawstwo żywności, ale także niepotrzebne zużycie energii. W przeciwieństwie do wielkoskalowej produkcji przemysłowej, małe i średnie piekarnie mogą odpowiedzieć indywidualnie na preferencje lokalnej społeczności. Zaproponowana w projekcie PrO4Bake aplikacja pozwoli takim piekarniom nie tylko dostosować asortyment produktów do oczekiwanego zapotrzebowania konsumentów, ale i zoptymalizować czas produkcji, efektywniej wykorzystać surowce i istniejące maszyny oraz wdrożyć energooszczędny proces produkcyjny. To z kolei pozwoli im zminimalizować ślad ekologiczny, zmniejszyć ilość generowanych odpadów, zużycie energii oraz emisję CO2.
      W pierwszym etapie realizacji projektu pobierane są dane z procesów produkcji we współpracujących piekarniach. W Polsce to zadanie realizuje Instytut Rozrodu Zwierząt i Badań Żywności PAN w Olsztynie, który gromadzi informacje udostępniane przez małe i średnie piekarnie w województwie warmińsko-mazurskim. Jednym z kluczowych elementów opracowania algorytmu dla aplikacji będą też kompleksowe badania konsumenckie, prowadzone we wszystkich krajach uczestniczących w projekcie. Analiza ta uwzględni wymagania i oczekiwania konsumentów związane m.in. z pogodą czy okresami świątecznymi oraz akceptacją dla zmian dostępności produktów w ciągu dnia. Wszystkie te czynniki zostaną przetworzone za pomocą nowoczesnych narzędzi obliczeniowych, m.in. algorytmów ewolucyjnych i technologii cyfrowych bliźniaków, które pozwolą ekspertom z firmy Siemens stworzyć optymalny prototyp gotowy do komercjalizacji.
      Opracowana aplikacja zostanie skomercjalizowana poprzez szereg szkoleń, tak aby umożliwić europejskim piekarniom dostosowanie asortymentu produktów do oczekiwanego zapotrzebowania konsumentów i wyprodukowanie w piekarni tylko takiej ilości, która będzie sprzedawana, a tym samym utrzymanie na jak najniższym poziomie zarówno ilości odpadów, jak i zużycia energii – mówi dr hab. inż. Małgorzata Wronkowska, koordynator projektu w IRZiBŻ PAN.
      Projekt PrO4Bake rozpoczął się w 2020 roku i będzie trwał dwa lata.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Od ostatnich 30 lat Biegun Południowy ociepla się ponadtrzykrotnie szybciej niż średnia globalna, wynika z badań przeprowadzonych przez profesora Ryana Fogta i Kyle'a Clema z Ohio State University. Naukowcy informują, że ocieplanie to jest głównie powodowane przez naturalną zmienność klimatu i dodatkowo wzmacniane przez emisję gazów cieplarnianych.
      Clem, który obecnie pracuje na nowozelandzkim Victoria University, mówi, że zawsze pasjonowała go pogoda, jej potęga i nieprzewidywalność. Dzięki pracy z Ryanem nauczyłem się wszystkiego o klimacie Antarktyki i półkuli południowej. Przede wszystkim zaś dowiedziałem się wiele o Antarktyce Zachodniej, jego ocieplaniu się, topnieniu lodu i wzrostu poziomu oceanów. Antarktyka doświadcza jednych z największych ekstremów i zmienności pogodowych na planecie, a w powodu jej izolacji, bardzo niewiele o tym kontynencie wiemy. Co roku zaskakuje nas czymś nowym, mówi Clem.
      Wiemy, że przez cały XX wiek większość Antarktyki Zachodniej oraz Półwysep Antarktyczny ogrzewały się i dochodziło do utraty lodu. Jednocześnie zaś Biegun Południowy, znajdujący się w odległym wysoko położonym regionie, ochładzał się aż do lat 80. ubiegłego wieku. Od tamtej pory znacząco się ocieplił.
      Clem i jego zespół przeanalizowali dane ze stacji pogodowej na Biegunie Południowym oraz wykorzystali modele klimatyczne do zbadania mechanizmu ocieplania się wnętrza Antarktyki. Okazało się, że w latach 1989–2018 Biegun Południowy ocieplił się o 1,8 stopnia Celsjusza. Średnie tempo ogrzewania wynosiło więc 0,6 stopnia na dekadę, było więc trzykrotnie większe niż średnia globalna w tym czasie.
      Autorzy badań stwierdzili, że ogrzewanie się wnętrza Antarktyki jest spowodowane głównie przez tropiki, szczególnie zaś przez wysokie temperatury wód oceanicznych zachodniego Pacyfiku, które doprowadziły do zmiany rozkładu wiatrów na Południowym Atlantyku, przez co zwiększył się transport ciepłego powietrza nad Biegun Południowy. Te zmiany na południowym Atlantyku to, zdaniem uczonych, ważny mechanizm powodujący anomalie klimatyczne we wnętrzu Antarktyki.
      Zdaniem Clema i Fogta, ogrzewanie się wnętrza kontynentu, mimo iż sam mechanizm zmian jest naturalny, nie miałoby miejsca gdyby nie działalność człowieka. Naturalny mechanizm, czyli zmiana układu wiatrów u atlantyckich wybrzeży Antarktyki spowodowana przez temperatury wód na zachodnim Pacyfiku, został bowiem bardzo wzmocniony przez emisję gazów cieplarnianych, przez którą wody Pacyfiku są wyjątkowo gorące.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed trzema dniami w syberyjskim Wierchojańsku temperatura powietrza sięgnęła 38 stopni Celsjusza. To najwyższa temperatura, jaką kiedykolwiek zanotowano na Syberii. W mieście regularne pomiary prowadzone są od 1885 roku.
      Wierchojańsk do niewielkie miasteczko znajdujące się 4800 kilometrów na wschód od Moskwy. Mieszka w nim około 1300 osób, a miejscowość znana jest z ekstremalnych temperatur. Zwykle jest tam bardzo zimno. W zimie średnie temperatury wynoszą -49 stopni Celsjusza. Poprzedni rekord dodatniej temperatury wyniósł tam 37,2 stopnia Celsjusza.
      Jednak właśnie został on pobity. W ostatnią sobotą kilka stacji zanotowało tam 38 stopni. Dzień później temperatura wyniosła 35,2 stopnia, co wskazuje, że rekord nie był przypadkiem.
      Tegoroczny maj był bardzo zimny w Polsce, jednak rekordowo ciepły na Syberii. Średni temperatury były tam o 10 stopni Celsjusza wyższe, niż średnia wieloletnia z lat 1979–2019. To zaś spowodowało liczne pożary.
      Syberia od lat jest jednym z najszybciej ocieplających się regionów świata. Roztapianie się tamtejszego gruntu grozi uwolnieniem do atmosfery olbrzymich ilości metanu, co dodatkowo przyspieszy ocieplenie, oraz licznymi katastrofami, gdyż cała syberyjska infrastruktura była budowana na twardym zamarzniętym gruncie, który obecnie staje się coraz mniej stabilny. Niedawno doszło do wycieku 20 000 ton paliwa z jednego ze zbiorników. Jako przyczynę, obok zaniedbań, wskazuje się właśnie rozmiękczenie gruntu.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...