Земля

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 888 (2023) Цитировать эту статью

999 доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Индия получает более 70% годового количества осадков в период летних муссонов с июня по сентябрь. В остальное время года осадки скудные и разбросанные. Объединив спутниковые данные и модельное моделирование, мы показываем, что континуум почвы и растительности работает как естественный конденсатор воды, сохраняя импульсы муссонов и высвобождая влагу в атмосферу посредством эвапотранспирации в течение примерно 135 дней, когда поступление влаги из осадков меньше, чем эвапотранспирационные потери. Общая валовая первичная продуктивность растительности в Индии в период конденсатора составляет почти 35% от общего годового значения ВПЗ. В первую очередь это зависит от влажности почвы в начале периода, меры влагоемкости почвы, с корреляцией 0,6. Учитывая, что Индия является вторым по величине вкладчиком в недавнее глобальное озеленение, ее водная емкость почвы и растительности играет значительную роль в глобальном углеродном балансе.

Обратная связь между сушей и атмосферой обусловлена ​​эвапотранспирацией (ET), которая связывает водный, энергетический и углеродный циклы. Примерно 64% ​​глобального ET приходится на транспирацию растительности1. Следовательно, транспирация растительности играет жизненно важную роль в атмосферном компоненте гидрологического цикла. Биофизические процессы в растительности, которые изменяют транспирацию, также контролируют обмен углекислого газа между сушей и атмосферой2,3. Следовательно, разветвление биофизических изменений растительности может существенно повлиять на глобальный и региональный климат4. Исследования показывают сильное влияние климатических переменных, таких как осадки, температура, общие запасы воды на суше и радиация, на рост и продуктивность растительности5,6. В то же время старые и разнообразные леса, независимо от типа растительности, играют значительную роль в смягчении воздействия изменчивости климата на углеродный и гидрологический циклы7.

Растительность имеет очень сильную обратную связь с атмосферными8,9,10,11 и гидрологическими12 процессами и будет играть значительную роль в будущей траектории земной системы13. Изменения в характере растительности влияют на водоотдачу, особенно на низкие расходы, поскольку они могут изменить скорость инфильтрации и, как следствие, влажность почвы и запасы грунтовых вод14. Грунтовые воды могут улучшить многолетнюю устойчивость осадков за счет поддержания эвапотранспирации в течение длительного периода времени15. Растения могут увеличить доступность воды в будущем из-за снижения транспирации в результате относительно раннего закрытия устьиц при более высоких концентрациях CO2 и увеличения влажности почвы16,17,18. Однако недавние исследования также показывают, что более длительные вегетационные периоды с увеличением площади листьев из-за внесения CO2 и более высокой потребностью атмосферы в испарении из-за потепления могут увеличить суммарное испарение11,12,19,20,21. В то время как влажность почвы в корневой зоне может выступать в качестве ограничивающего фактора для эвапотранспирации22, глубоко укоренившаяся растительность может поглощать воду из более глубоких слоев почвы, чтобы компенсировать дефицит воды в верхних слоях почвы, тем самым поддерживая эвапотранспирацию23. В североамериканском регионе муссонов контроль влажности почвы и суммарного испарения развивается вместе с изменениями в растительности и ее фенологии24. Роль континуума почва-растительность в стимулировании суммарного испарения очень важна в контексте неадекватности моделей системы Земли (ESM) в определении связи между влажностью почвы и суммарным испарением25,26,27,28. Нынешние ESM пытаются уловить различные процессы, которые контролируют взаимодействие земли и атмосферы29, с помощью сложных механизмов связи, поддерживаемых наблюдениями; однако им все еще не удается достичь консенсуса30,31,32. Большой разброс между ESM при моделировании этих взаимодействий возникает из-за сложных взаимодействий и обратных связей между различными компонентами земной системы33,34. Это подчеркивает необходимость точного мониторинга этих связей между различными элементами; особенно критический процесс, такой как ET.