지구 녹화의 생물물리학적 영향은 지역 지표면 온도 온난화를 실질적으로 완화할 수 있습니다.

Nature Communications 14권, 기사 번호: 121(2023) 이 기사 인용

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식생 변화는 표면 에너지 균형을 변화시키고 결과적으로 지역 기후에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 생물물리학적 영향은 산림 조성 사례에 대해 잘 연구되었지만 지속적인 지구 녹화의 징후와 규모는 여전히 논란의 여지가 있습니다. 장기간의 원격 감지 관찰을 바탕으로 우리는 2001년부터 2018년까지 방사성 표면 온도에 대한 식생 녹화의 단방향 영향을 정량화합니다. 여기에서는 공간적, 계절적 변동성이 큰 전 지구적인 음의 온도 반응을 보여줍니다. 적설, 초목의 녹색성 및 단파 복사는 복사 및 비복사 과정의 상대적 우세를 조절함으로써 온도 민감도의 주요 구동 요인입니다. 관찰된 녹화 추세와 결합하여 우리는 지구 온난화의 4.6 ± 3.2%를 늦추는 −0.018 K/10년의 지구 냉각을 발견했습니다. 지역적으로 이러한 냉각 효과는 인도와 중국의 해당 온난화의 39.4 ± 13.9% 및 19.0 ± 8.2%를 상쇄할 수 있습니다. 이러한 결과는 지역 기후 적응 전략을 알릴 때 식생과 관련된 생물물리학적 기후 효과를 고려할 필요성을 강조합니다.

위성 관측에 따르면, 지구는 주로 대규모 기후 변화와 CO2 시비 효과로 인해 1980년대부터 광범위한 식생 녹화를 경험해 왔습니다1,2. 이러한 녹화는 식생 광합성 과정을 통해 대기에서 CO2 제거를 증가시키는 것을 의미하는 기후 시스템에 부정적인 생화학적 피드백을 유발하여 지구 온난화를 완화할 수 있습니다3,4,5. 한편, 지구 녹화는 알베도 감소(복사 과정으로 알려진 단파 복사 흡수 강화)와 공기역학적 또는 표면 저항 감소(지구 사이의 물 증발 또는 열 대류 효율 강화)를 포함하여 표면 생물물리학적 특성을 수정할 수도 있습니다. 비복사 과정으로 알려진 지표면과 대기)로 인해 지역 온도에 영향을 미칩니다6,7,8. 이러한 생물물리학적 피드백은 지구 온난화에 대한 생화학적 힘을 강화, 보상 또는 심지어 역전시킬 수 있으므로 최근 몇 년 동안 많은 관심을 끌었습니다9,10,11.

삼림 벌채/조림(숲에서 다른 식생 유형으로), 산불(숲에서 불모지로)과 같은 토지 이용/토지 피복 변화(LULCC)의 일반적인 상황인 식생 유형 전환의 생물물리학적 기후 효과를 정량화하기 위해 많은 노력이 기울여졌습니다. 매립(경작지에 대한 기타 식생)12,13,14,15,16,17. 그러나 이러한 극단적인 식생 유형 변화 사례는 특정 지역에서만 발생합니다. 지속적이고 광범위한 지구 녹화의 온도 영향 분석은 다양한 규모의 더 나은 기후 완화 전략이나 적응 정책을 고안하는 데 더 건설적일 수 있습니다.

원격 감지 관측 및 지구 시스템 모델(ESM)은 광범위한 녹화가 기후에 미치는 영향을 탐색할 수 있는 도구를 제공합니다2. 기본 물리적 프로세스, 매개변수화 방식 및 입력 구동 데이터의 불확실성으로 인해 모델은 식생 표면의 에너지 분할 프로세스를 재현하는 데 단점이 있어 편향된 결과를 초래합니다18,19. 한편, 공동 진화된 위성 식생 지수 및 기온 관측으로부터 지역 기후에 영향을 미치는 식생 녹화의 단방향 신호를 분리하는 것은 어렵습니다20,21. 따라서 이전 연구는 지구 녹화에 대한 온도 반응의 부호와 크기 측면에서 여전히 논쟁의 여지가 있습니다.

이 연구는 녹화가 지역 온도에 미치는 생물물리학적 영향에 대한 확실한 관측 제약을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 우리는 위성에서 얻은 지표면 온도(LST)와 잎 면적 지수(LAI)를 진단 변수로 사용하여 2001년부터 2018년까지 전 세계의 녹지 변화에 대한 잠재적 온도 반응을 평가합니다. 식생 성장과 온도 변화 사이의 복잡한 양방향 효과로 인해 식생 성장에 대한 장기 기후 신호의 영향을 배제하고 LAI23,24. 그런 다음, 도출된 LST 민감도는 연간 및 계절 규모의 다양한 기후 조건 및 식생 유형에 대해 논의됩니다. 또한, 우리는 이러한 민감도를 비복사성, 복사성 및 간접적인 기후 피드백으로 분해하여 이면의 추진 요인을 추가로 분석합니다6. 마지막으로 연구 기간 동안 관측된 LAI 데이터를 LST 민감도 맵과 결합하여 녹화 관련 기후 효과를 탐색합니다. 이 추정된 신호는 이후 관측된 역사적 온도 변화와 비교되어 글로벌 및 지역 규모에서 녹화의 잠재적인 기후 이점을 평가합니다.

50°N), radiative warming (red line) surpasses non-radiative cooling (blue line), resulting in a positive LST signal (black line). Monthly results further indicate that this positive signal mainly occurs from January to April, with the maximum value in March (Fig. 3b). This seasonal variation is the combined result of albedo sensitivity to LAI and incoming shortwave radiation (see “Methods”). For the remaining latitude zones, our results show that non-radiative cooling offsets radiative warming and dominates the final negative LST sensitivity (Fig. 3a). Symmetrical latitudinal patterns are found between the radiative warming and non-radiative cooling, which suggests that their intensity may be controlled by the same factors. Seasonally, the non-radiative cooling shows larger magnitudes in the growing season than in the dormant season (Fig. 3c, e), leading to the seasonal pattern of LST sensitivity in mid-latitudes (Fig. 2c). However, no significant seasonal variation is found for the two processes or LST sensitivity in the tropics (Fig. 3d)./p>

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지구 녹화의 생물물리학적 영향은 지역 지표면 온도 온난화를 실질적으로 완화할 수 있습니다.