地球緑化の生物物理学的影響は、地域の地表温度の温暖化を大幅に緩和できる

Nature Communications volume 14、記事番号: 121 (2023) この記事を引用

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植生の変化は地表エネルギーのバランスを変化させ、その結果、地域の気候に影響を与える可能性があります。 この生物物理学的影響は植林の場合についてよく研究されていますが、持続的な地球緑化の兆候と規模については依然として議論の余地があります。 長期のリモートセンシング観測に基づいて、2001 年から 2018 年にわたる植生の緑化が放射表面温度に与える一方向の影響を定量化します。 ここでは、空間的および季節的変動が大きい地球規模の負の気温応答を示します。 積雪、植生の緑、短波放射は、放射プロセスと非放射プロセスの相対的な優位性を制御することにより、温度感受性の主な要因となります。 観察された緑化傾向と組み合わせると、地球規模の寒冷化は 10 年あたり -0.018 K であり、これにより地球温暖化の 4.6 ± 3.2% が減速することがわかります。 地域的には、この冷却効果は、インドと中国での対応する温暖化の 39.4 ± 13.9% と 19.0 ± 8.2% を相殺することができます。 これらの結果は、地域の気候適応戦略に情報を提供する際に、この植生に関連する生物物理学的気候への影響を考慮する必要性を強調しています。

衛星観測によると、地球では 1980 年代以来、主に大規模な気候変動と CO2 施肥の影響により、広範囲にわたる植生の緑化が進んでいます 1,2。 このような緑化は、気候システムへの負の生化学的フィードバックを引き起こすことにより、地球温暖化を緩和する可能性があります。これは、植生の光合成プロセスを通じて大気からの CO2 除去を増加させることを指します 3,4,5。 一方、地球の緑化は、アルベドの減少（放射過程として知られる短波放射の吸収の強化）や空気力学または表面抵抗の減少（水の蒸発や地球間の熱対流の効率の強化）など、表面の生物物理的特性を変化させる可能性もあります。非放射プロセスとして知られる地表と大気）、それによって局所的な温度に影響を与えます6、7、8。 これらの生物物理学的フィードバックは、地球温暖化に対する生化学的な力を強化、補償、さらには逆転させる可能性があるため、近年大きな注目を集めています9、10、11。

森林伐採/造林（森林から他の植生タイプへ）、山火事（森林から不毛地へ）など、土地利用/土地被覆変化（LULCC）で一般的な状況である植生タイプの変換による生物物理学的気候への影響を定量化するために、多くの努力が払われてきた。および埋め立て（農地への他の植生）12、13、14、15、16、17。 ただし、このような植生タイプの極端な変化は特定の地域でのみ発生します。 持続的かつ広範な地球緑化による温度の影響を分析することは、さまざまなスケールでより良い気候緩和戦略や適応政策を考案する上でより建設的になる可能性があります。

リモートセンシングによる観測と地球システム モデル (ESM) は、広範な緑化による気候への影響を調査するツールを提供します2。 基礎となる物理プロセス、パラメータ化スキーム、および入力運転データの不確実性により、モデルは植生表面のエネルギー分割プロセスを再現する際に欠点があり、その結果偏った結果が生じます 18,19。 一方で、共進化した衛星植生指数と温度観測から、地域の気候に影響を与える植生緑化の一方向シグナルを解きほぐすことは困難です20,21。 したがって、これまでの研究では、地球の緑化に対する温度応答の符号と大きさに関して議論が続いています 20,22。

この研究は、緑化が地域の気温に及ぼす生物物理学的影響について、確実な観察上の制約を提供することを目的としています。 この目的を達成するために、衛星由来の地表面温度 (LST) と葉面積指数 (LAI) を診断変数として使用して、2001 年から 2018 年までの世界中の緑の変化に対する潜在的な気温の反応を評価します。 植生の成長と温度変化の間には複雑な双方向の影響があるため、「空間対時間」アプローチに触発された空間移動ウィンドウ戦略を実行して、植生の成長に対する長期の気候信号の影響を排除し、植生の成長に対する LST 感度を取得します。 LAI23、24。 次に、さまざまな気候条件と植生タイプについて、年間および季節スケールで導出された LST 感度について議論します。 さらに、この感受性を非放射性、放射性、および間接的な気候フィードバックからの寄与に分解して、背後にある推進要因をさらに分析します6。 最後に、研究期間中に観察された LAI データを LST 感度マップと組み合わせて、緑化に関連した気候への影響を調査します。 この推定された信号はその後、観測された過去の気温変動と比較され、地球規模および地域規模での緑化の潜在的な気候上の利点が評価されます。