Artikeln är intressant för att den tar upp ett viktigt problem med dagens generation vegetationsmodeller, dvs den del av en klimatmodell som beräknar hur vegetationen påverkar och påverkas av klimatet. Dagens vegetationsmodeller tar vanligtvis inte hänsyn till tillgång eller brist på näringsämnen (framför allt kväve och fosfor) när man räknar på hur växterna kommer att svara på ökningen av koldioxid. Resultatet blir att man riskerar att överskatta den tillväxtökning hos vegetationen som förväntas som svar på koldioxidökningen, vilket i sin tur innebär att man överskattar hur mycket koldioxid som kan bindas in av vegetationen (det vill säga försvinner ur atmosfären), vilket leder till att man underskattar temperaturökningen under den modellerade tidsperioden.
Vi tittar närmare på problemet:
Kväve är för växter ett av de viktigaste näringsämnena eftersom det ofta ingår som byggsten i proteiner,
däribland viktiga enzymer i kloroplasterna. Mängden tillgängligt kväve påverkar därför direkt hastigheten för fotosyntesen, växternas mekanism för energiutvinning och kolinbindning. Därmed påverkas växtens tillväxthastighet, och hur mycket och hur snabbt koldioxid kan tas upp och bindas in som biomassa och därmed tillfälligt försvinna ur atmosfären.
Växter kan inte ta upp kvävgas (N
2) direkt ur atmosfären, utan är beroende av kväveföreningar i marken.
Trots att kvävgas utgör 78 % av volymen i atmosfären är därför tillgängligt kväve en bristvara för växter i majoriteten av jordens naturliga ekosystem [1]. Det finns två sätt för växtligheten att komma åt nytt kväve, antingen genom att utnyttja att vissa bakterier kan fixera kvävgas till användbara kvävemolekyler, eller genom att kväve tillförs utifrån via
deposition av kväveoxider och ammoniak från atmosfären.
Dagens klimatmodeller räknar med antagandet att en ökande koldioxidhalt kommer att medföra en ökning av fotosynteshastigheten (”koldioxidgödsling”), vilket leder till en ökning av tillväxthastigheten och åter en ökning av mängden koldioxid som tas upp ur atmosfären. En ökad tillväxt leder till en ökande efterfrågan på kväve, men man har alltså inte tagit hänsyn till hur mycket kväve som faktiskt finns tillgängligt för växtligheten när man modellerar tillväxten under det närmsta århundradet. En av huvudanledningarna till detta är att man saknat bra metoder för att räkna på hur en sådan kvävebegränsning skulle se ut. Resultatet blir att man indirekt gör antagandet att kvävetillgången kommer att öka med ökande efterfrågan.
I den aktuella artikeln räknar författarna på något man kallar ”global Nitrogen deficit”, vilket man definierar som skillnaden mellan hur mycket kväve som finns tillgängligt för vegetationen, och hur mycket kväve som skulle behövas för att vegetationen ska kunna lagra in så mycket koldioxid som klimatmodellerna förutsäger. I studien ingår elva kopplade klimatmodeller [2], och man har räknat på tidsserien 1900 till 2050, respektive till 2099.
Resultatet av studien blev att nio av de elva testade modellerna krävde mer kväve än vad som kommer att finnas tillgängligt, och överskattar alltså hur mycket koldioxid som kommer att tas upp. Den beräknade extra uppvärmningen, när kväveunderskottet tagits med i beräkningarna, låg mellan 0.38 och 0.72 grader fram till år 2050, och 0.69 till 1.19 grader fram till 2099.
Studien är en av de första i sitt slag, och siffrorna ovan bör snarast ses som en fingervisning om storleksordningen på en eventuell inverkan. Författarna föreslår att nästa IPCC-rapport (2013) skall innehålla resultat från en ny generation kopplade klimatmodeller där även kvävet inkluderas i modelleringen, och fler resultat lär presenteras inom de närmsta åren.
Fotnoter
[1] Här används ordet ”naturliga” som samlingsnamn på all icke uppodlad mark, ett försök till översättning av engelskans ’unmanaged’ . Det är framförallt landekosystem utanför tropikerna som har kväve som huvudsakligt begränsande närningsämne. Tropikerna och haven begränsas istället framförallt av fosfortillgång, vilket också tas med i studien.
Inlägg
