‘Greener’ Climate Prediction Shows Plants Slow Warming

Posted: 27 Desember 2010 in Berita, Terkini

ScienceDaily (Dec. 9, 2010) — A new NASA computer modeling effort has found that additional growth of plants and trees in a world with doubled atmospheric carbon dioxide levels would create a new negative feedback — a cooling effect — in the Earth’s climate system that could work to reduce future global warming.
The cooling effect would be -0.3 degrees Celsius (C) (-0.5 Fahrenheit (F)) globally and -0.6 degrees C (-1.1 F) over land, compared to simulations where the feedback was not included, said Lahouari Bounoua, of Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. Bounoua is lead author on a paper detailing the results published Dec. 7 in the journal Geophysical Research Letters.

Without the negative feedback included, the model found a warming of 1.94 degrees C globally when carbon dioxide was doubled.

Bounoua stressed that while the model’s results showed a negative feedback, it is not a strong enough response to alter the global warming trend that is expected. In fact, the present work is an example of how, over time, scientists will create more sophisticated models that will chip away at the uncertainty range of climate change and allow more accurate projections of future climate.

“This feedback slows but does not alleviate the projected warming,” Bounoua said.

To date, only some models that predict how the planet would respond to a doubling of carbon dioxide have allowed for vegetation to grow as a response to higher carbon dioxide levels and associated increases in temperatures and precipitation.

Of those that have attempted to model this feedback, this new effort differs in that it incorporates a specific response in plants to higher atmospheric carbon dioxide levels. When there is more carbon dioxide available, plants are able to use less water yet maintain previous levels of photosynthesis. The process is called “down-regulation.” This more efficient use of water and nutrients has been observed in experimental studies and can ultimately lead to increased leaf growth. The ability to increase leaf growth due to changes in photosynthetic activity was also included in the model. The authors postulate that the greater leaf growth would increase evapotranspiration on a global scale and create an additional cooling effect.

“This is what is completely new,” said Bounoua, referring to the incorporation of down-regulation and changed leaf growth into the model. “What we did is improve plants’ physiological response in the model by including down-regulation. The end result is a stronger feedback than previously thought.”

The modeling approach also investigated how stimulation of plant growth in a world with doubled carbon dioxide levels would be fueled by warmer temperatures, increased precipitation in some regions and plants’ more efficient use of water due to carbon dioxide being more readily available in the atmosphere. Previous climate models have included these aspects but not down-regulation. The models without down-regulation projected little to no cooling from vegetative growth.

Scientists agree that in a world where carbon dioxide has doubled — a standard basis for many global warming modeling simulations — temperature would increase from 2 to 4.5 degrees C (3.5 to 8.0 F). (The model used in this study found warming — without incorporating the plant feedback — on the low end of this range.) The uncertainty in that range is mostly due to uncertainty about “feedbacks” — how different aspects of the Earth system will react to a warming world, and then how those changes will either amplify (positive feedback) or dampen (negative feedback) the overall warming.

An example of a positive feedback would be if warming temperatures caused forests to grow in the place of Arctic tundra. The darker surface of a forest canopy would absorb more solar radiation than the snowy tundra, which reflects more solar radiation. The greater absorption would amplify warming. The vegetative feedback modeled in this research, in which increased plant growth would exert a cooling effect, is an example of a negative feedback. The feedback quantified in this study is a result of an interaction between all these aspects: carbon dioxide enrichment, a warming and moistening climate, plants’ more efficient use of water, down-regulation and the ability for leaf growth.

This new paper is one of many steps toward gradually improving overall future climate projections, a process that involves better modeling of both warming and cooling feedbacks.

“As we learn more about how these systems react, we can learn more about how the climate will change,” said co-author Forrest Hall, of the University of Maryland-Baltimore County and Goddard Space Flight Center. “Each year we get better and better. It’s important to get these things right just as it’s important to get the track of a hurricane right. We’ve got to get these models right, and improve our projections, so we’ll know where to most effectively concentrate mitigation efforts.”

The results presented here indicate that changes in the state of vegetation may already be playing a role in the continental water, energy and carbon budgets as atmospheric carbon dioxide increases, said Piers Sellers, a co-author from NASA’s Johnson Space Center, Houston, Texas.

“We’re learning more and more about how our planet really works,” Sellers said. “We have suspected for some time that the connection between vegetation photosynthesis and the surface energy balance could be a significant player in future climate. This study gives us an indication of the strength and sign of one of these biosphere-atmosphere feedbacks.”

Terjemahan Kasar:

‘Greener’ Prediksi Iklim Acara Tanaman Pemanasan Lambat

ScienceDaily (9 Desember 2010) –  Sebuah Komputer baru NASA berupaya membuat pemodelan telah menemukan bahwa pertumbuhan tambahan dari tanaman dan pohon-pohon di dunia dengan dua kali lipat tingkat karbon dioksida atmosfer akan menciptakan umpan balik negatif yang baru —sebuah efek pendinginan— dalam sistem iklim bumi yang bisa bekerja untuk mengurangi pemanasan global di masa depan .

Efek pendinginan akan -0,3 derajat Celsius (C) (-0,5 Fahrenheit (F)) global dan -0,6 derajat C (-1,1 F) di atas tanah, dibandingkan dengan simulasi di mana umpan balik itu tidak termasuk, kata Lahouari Bounoua, dari Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md Bounoua adalah penulis utama pada kertas merinci hasil diterbitkan 7 Desember di jurnal Geophysical Research Letters.

Tanpa umpan balik negatifnya adalah, model tersebut menemukan pemanasan global 1,94 derajat C ketika karbon dioksida dua kali lipat.

Bounoua menekankan bahwa sementara hasil model menunjukkan umpan balik negatif, itu bukan respon yang cukup kuat untuk mengubah tren pemanasan global yang diharapkan. Bahkan, karya ini adalah sebuah contoh bagaimana, dari waktu ke waktu, para ilmuwan akan menciptakan model-model yang lebih canggih yang akan chip jauh di kisaran ketidakpastian perubahan iklim dan memungkinkan proyeksi lebih akurat dari iklim di masa depan.

“Umpan balik ini memperlambat tetapi tidak mengurangi pemanasan diproyeksikan,” kata Bounoua.

Sampai saat ini, hanya beberapa model yang memprediksi bagaimana planet ini akan menanggapi dua kali lipat karbon dioksida telah memungkinkan untuk vegetasi untuk tumbuh sebagai respon terhadap kadar karbon dioksida yang lebih tinggi dan kenaikan terkait dalam suhu dan curah hujan.

Dari mereka yang telah berusaha model umpan balik ini, upaya ini baru berbeda karena menggabungkan penanganan khusus pada tumbuhan lebih tinggi kadar karbon dioksida atmosfer. Ketika ada lebih karbon dioksida yang tersedia, tanaman dapat menggunakan lebih sedikit air namun tetap menjaga tingkat sebelumnya fotosintesis. Proses ini disebut “down-regulasi.” Ini lebih efisien penggunaan air dan nutrisi telah diamati dalam studi eksperimental dan akhirnya dapat menyebabkan pertumbuhan daun meningkat. Kemampuan untuk meningkatkan pertumbuhan daun karena perubahan dalam kegiatan fotosintesis juga termasuk dalam model. Para penulis mendalilkan bahwa pertumbuhan daun yang lebih besar akan meningkatkan evapotranspirasi pada skala global dan menciptakan efek pendinginan tambahan.

“Ini adalah apa yang benar-benar baru,” kata Bounoua, mengacu pada penggabungan down-regulasi dan pertumbuhan daun berubah menjadi model. “Apa yang kami lakukan adalah meningkatkan respon fisiologis tanaman ‘dalam model dengan memasukkan down-regulasi Hasil akhirnya merupakan umpan balik lebih kuat daripada yang diperkirakan sebelumnya..”

Pendekatan pemodelan juga meneliti bagaimana stimulasi pertumbuhan tanaman di dunia dengan kadar karbon dioksida dua kali lipat akan dipicu oleh suhu hangat, peningkatan curah hujan di beberapa daerah dan menggunakan tanaman ‘lebih efisien air akibat karbon dioksida yang lebih mudah tersedia di atmosfer. model iklim sebelumnya adalah aspek-aspek ini tetapi tidak di-regulasi. Model tanpa down-regulasi diproyeksikan sedikit atau tidak ada pendinginan dari pertumbuhan vegetatif.

Para ilmuwan setuju bahwa di dunia di mana karbon dioksida memiliki dua kali lipat – dasar standar bagi banyak simulasi pemodelan pemanasan global – suhu akan meningkat 2-4,5 derajat C (3,5-8,0 F). (Model yang digunakan dalam penelitian ini menemukan pemanasan – tanpa memasukkan umpan balik tanaman -. Di ujung rendah kisaran ini) Ketidakpastian dalam kisaran yang sebagian besar disebabkan oleh ketidakpastian tentang “masukan” – betapa berbedanya aspek sistem Bumi akan bereaksi terhadap pemanasan dunia, dan kemudian bagaimana perubahan-perubahan baik akan memperkuat (umpan balik positif) atau mengurangi (umpan balik negatif) pada pemanasan secara keseluruhan.

Sebuah contoh dari umpan balik positif akan jika suhu pemanasan menyebabkan hutan untuk tumbuh di tempat tundra Arktik. Permukaan yang lebih gelap dari kanopi hutan akan menyerap lebih banyak radiasi matahari dari tundra bersalju, yang mencerminkan radiasi matahari lebih banyak. Penyerapan yang lebih besar akan memperkuat pemanasan. Umpan balik vegetatif dimodelkan dalam penelitian ini, di mana meningkatkan pertumbuhan tanaman akan mengerahkan efek pendinginan, adalah contoh dari umpan balik negatif. Umpan balik diukur dalam penelitian ini adalah hasil dari interaksi antara semua aspek: pengayaan karbon dioksida, pemanasan dan iklim membasahi, menggunakan tanaman ‘lebih efisien air, turun-peraturan dan kemampuan untuk pertumbuhan daun.

Tulisan ini baru merupakan salah satu langkah banyak terhadap bertahap meningkatkan iklim secara keseluruhan proyeksi masa depan, suatu proses yang melibatkan pemodelan yang lebih baik dari kedua pemanasan dan pendinginan masukan.

“Ketika kita mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana sistem bereaksi, kita dapat mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana iklim akan berubah,” kata co-author Forrest Hall, dari University of Maryland-Baltimore County dan Goddard Space Flight Center. “Setiap tahun kami menjadi lebih baik dan lebih baik Sangat penting untuk mendapatkan hal-hal ini benar hanya karena itu penting untuk mendapatkan jejak hak badai.. Kita harus mendapatkan ini benar model, dan meningkatkan proyeksi kita, jadi kita akan tahu di mana paling efektif untuk berkonsentrasi upaya mitigasi. ”

Hasil yang disajikan disini menunjukkan bahwa perubahan di negara bagian vegetasi mungkin telah memainkan peran dalam energi, air kontinental dan anggaran karbon dengan meningkatnya karbon dioksida atmosfer, kata Piers Sellers, co-author dari NASA Johnson Space Center, Houston, Texas .

“Kami belajar lebih banyak tentang bagaimana planet kita benar-benar bekerja,” kata Sellers. “Kami sudah menduga untuk beberapa waktu bahwa hubungan antara fotosintesis vegetasi dan keseimbangan energi permukaan bisa menjadi pemain penting dalam iklim di masa depan Penelitian ini memberi kita indikasi kekuatan dan tanda salah satu masukan biosfer-suasana..”

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s