Антропогенно выбрасываемый CO₂ от использования ископаемого топлива и изменения землепользования частично поглощается наземными экосистемами и океаном, в то время как остальная часть, удерживаемая в атмосфере, добавляется к продолжающемуся увеличению концентрации CO₂ в атмосфере. Модели земной системы могут воспроизводить такую динамику глобального углеродного цикла и учитывать её взаимодействие с физической климатической системой. Модели земной системы, участвовавшие в проекте CMIP6, выполнили историческое моделирование для воспроизведения прошлой динамики системы «климат-углеродный цикл». В этом исследовании изучалась причина смещений концентрации CO₂ в моделях земной системы и определялись способы их уменьшения. Во- первых, авторы сравнили моделируемые исторические бюджеты углерода в двух типах экспериментов: один с заданными выбросами CO₂ (эксперимент, управляемый выбросами, «E-HIST»), а другой с заданной концентрацией CO₂ (эксперимент, управляемый концентрацией, «C-HIST»). Поскольку рассматривается дизайн CMIP7, важно изучить любые различия или последствия, связанные с такими изменениями. Результаты этого исследования подтвердили, что мультимодельные средние значения бюджетов углерода, смоделированные одним типом эксперимента, в целом показали хорошее согласие с теми, которые были смоделированы другим. Однако мультимодельное среднее значение совокупной совместимой эмиссии ископаемого топлива, диагностированное в эксперименте C-HIST, было на 35 ПгС ниже, чем то, которое использовалось в качестве предписанных входных данных для управления экспериментом E-HIST; мультимодельное среднее значение моделируемой концентрации CO₂ для 2014 года в E-HIST было на 7 млн-1 выше, чем то, которое использовалось для управления C-HIST. Что касается отдельных моделей, некоторые из них показали отчётливо отличающуюся величину поглощения углерода океаном из C-HIST, поскольку настройка E-HIST позволяет потокам углерода океана зависеть от потоков углерода на суше через концентрацию CO₂. Во-вторых, авторы исследовали потенциальные связи двух типов индексов углеродного цикла: моделируемой концентрации CO₂ в E- HIST и совместимой эмиссии ископаемого топлива в C-HIST. Было количественно подтверждено, что два индекса являются разумными индикаторами общей эффективности модели в контексте обратных связей углеродного цикла, хотя большинство моделей не могут точно воспроизвести кумулятивные совместимые выбросы ископаемого топлива и, таким образом, не могут точно воспроизвести концентрацию CO₂. В-третьих, анализ концентрации CO₂ в атмосфере в пяти исторических эпохах позволил идентифицировать периоды, которые вызвали смещение концентрации в отдельных моделях. В-четвёртых, предполагается, что этот «не-CO₂ эффект», вероятно, является причиной того, что величину естественного стока углерода на суше в исторических симуляциях трудно объяснить на основе анализа идеализированных экспериментов. Наконец, точное воспроизведение выбросов от изменения землепользования имеет решающее значение для лучшего воспроизведения глобального углеродного бюджета и концентрации CO₂. Величина смоделированных выбросов от изменения землепользования не только влияет на уровень суммарного поглощения углерода на суше, но и определяет величину стока углерода в океане в эксперименте, обусловленном выбросами. Это исследование подтвердило, что E-HIST позволяет оценить полный диапазон неопределённости, охватывающий всю систему «углерод-климат», и позволяет явно моделировать процесс взаимосвязи углеродного цикла между сушей и океаном. При выделении вынужденных реакций и процессов обратной связи процессов углеродного цикла была подтверждена полезность C-HIST для выяснения систем «климат–углеродный цикл» и выявления причин отклонений содержания CO₂.

 

Ссылка: https://bg.copernicus.org/articles/22/1447/2025/