دانشمندان نقش گیاهان را در کاهش سرعت گسترش مناطق خشک ارزیابی کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، واکنش گیاهان به افزایش غلظت دی اکسید کربن اتمسفر می‌تواند به طور قابل توجهی گسترش مناطق خشک را در قرن بیست و یکم کند کند. تحت سناریوی انتشار بالای گاز‌های گلخانه‌ای، مناطق خشک می‌توانند تا سال ۲۱۰۰، ۴۰.۲۸ درصد از مساحت زمین را اشغال کنند، در مقایسه با ۴۲.۱۱ درصدی که توسط محاسبات بدون در نظر گرفتن تغییرات در حیات گیاهی تخمین زده شده است.

چرا تخمین مساحت مناطق خشک دشوار است؟

مناطق خشک به مناطقی گفته می‌شود که میزان بارندگی در آنها نسبت به مقدار آبی که می‌تواند به طور بالقوه از خاک تبخیر شود و توسط گیاهان به جو آزاد شود، کم است. این دسته شامل مناطق آب و هوایی خشک نیمه مرطوب، نیمه خشک، خشک و فوق خشک می‌شود.

دانشمندان برای تعیین مرز‌های مناطق خشک از شاخص خشکی استفاده می‌کنند. این شاخص، نسبت بارندگی به تبخیر و تعرق بالقوه است - مقدار آبی که در صورت نامحدود بودن رطوبت، می‌تواند از خاک تبخیر شده و از گیاهان عبور کند. هرچه این شاخص پایین‌تر باشد، آب و هوا خشک‌تر است.

تخمین مساحت کل چنین سرزمین‌هایی متفاوت است. بسته به داده‌های هواشناسی مورد استفاده، دوره مشاهده و روش مورد استفاده برای محاسبه تبخیر، محققان تخمین‌هایی از تقریباً ۳۷ تا ۴۷ درصد از مساحت خشکی‌های زمین به دست آورده‌اند.

برای مثال، گزارش سال ۲۰۲۴ کنوانسیون سازمان ملل متحد برای مقابله با بیابان‌زایی بیان کرد که مناطق خشک بین سال‌های ۱۹۹۱ تا ۲۰۲۰، به استثنای قطب جنوب، ۴۰.۶ درصد از مساحت زمین‌های جهان را اشغال کرده‌اند. در طول ۳۰ سال گذشته، مساحت آنها تقریباً ۴.۳ میلیون کیلومتر مربع افزایش یافته است. اختلاف بین این تخمین و نتایج مطالعه جدید به دلیل خطا در یک مطالعه نیست، بلکه به دلیل تفاوت در داده‌های اساسی، بازه‌های زمانی و مدل‌های محاسباتی است.

بسیاری از پیش‌بینی‌های سنتی بر این فرض استوارند که افزایش دما، نیاز جوی به رطوبت را افزایش می‌دهد. هرچه هوا گرم‌تر شود، آب بیشتری می‌تواند به طور بالقوه از سطح تبخیر شود و از طریق پوشش گیاهی به جو آزاد شود. این امر باعث کاهش شاخص خشکی و گسترش مناطق خشک می‌شود.

با این حال، چنین محاسباتی همیشه پاسخ فیزیولوژیکی گیاهان به افزایش غلظت CO۲ را در نظر نمی‌گیرد. برای جذب دی اکسید کربن، گیاهان از روزنه‌ها - منافذ میکروسکوپی روی سطح برگ‌های خود - استفاده می‌کنند که همزمان بخار آب آزاد می‌کنند.

وقتی سطح CO۲ در هوا افزایش می‌یابد، گیاهان می‌توانند تا حدی روزنه‌های خود را ببندند و مقدار لازم کربن را با اتلاف آب کمتر به دست آورند. در نتیجه، تعرق کاهش می‌یابد و راندمان مصرف آب افزایش می‌یابد. این می‌تواند تا حدی افزایش تبخیر مرتبط با گرم شدن هوا را جبران کند.

نویسندگان مطالعه جدید این اثر را در محاسبه تبخیر و تعرق بالقوه خود لحاظ کردند. آنها مشاهدات تاریخی را با نتایج ۱۹ مدل اقلیمی CMIP۶ ترکیب کردند و سه سناریوی انتشار آینده - از SSP۱۲۶ نسبتاً پایین تا SSP۵۸۵ بالا - را در نظر گرفتند. دانشمندان از ۱۹۹۴ تا ۲۰۲۳ به عنوان دوره پایه فعلی استفاده کردند. تغییرات آینده تا پایان قرن بیست و یکم ارزیابی شد. محققان همچنین روش استاندارد محاسبه تبخیر و تعرق را با مدلی که تأثیر CO₂ بر مصرف آب گیاه را در نظر می‌گیرد، مقایسه کردند.

محققان چند منطقه خشک را شمارش کرده‌اند؟

طبق برآورد‌های جدید، مناطق خشک از سال ۱۹۹۴ تا ۲۰۲۳، ۳۸.۵۸ درصد از سطح خشکی‌های زمین را به استثنای قطب جنوب اشغال کرده‌اند. مناطق نیمه‌خشک بزرگترین دسته بودند. مناطق بسیار خشک، از جمله در الجزایر، لیبی و عربستان سعودی متمرکز بودند.

از سال ۱۹۶۰ تا ۲۰۲۳، مساحت مناطق خشک نوسان داشته، اما به طور کلی تقریباً ۳۹۱۰۰ کیلومتر مربع در سال افزایش یافته است. با این حال، نرخ رشد در دهه‌های اخیر تا حدودی کاهش یافته است. این گسترش در آینده نیز ادامه خواهد یافت، اما ممکن است نسبت به برخی مدل‌های قبلی که پیش‌بینی شده بود، کمتر قابل توجه باشد. تحت سناریوی انتشار کم گاز‌های گلخانه‌ای SSP۱۲۶، مناطق خشک تا سال ۲۱۰۰ تقریباً ۳۹.۳۱٪ از سطح زمین را پوشش خواهند داد. در مقایسه با خط پایه فعلی، مساحت آنها تقریباً ۱.۰۹ میلیون کیلومتر مربع افزایش خواهد یافت.

تحت سناریوی انتشار بالای SSP۵۸۵، سهم چنین مناطقی به ۴۰.۲۸ درصد خواهد رسید. این به معنای افزایش تقریباً ۲.۳۷ میلیون کیلومتر مربع خواهد بود. بنابراین، حتی با در نظر گرفتن توانایی گیاهان در استفاده کارآمدتر از آب، مناطق خشک همچنان گسترش خواهند یافت.

محققان اولین آزمایش را برای ضخیم کردن یخ قطب شمال انجام داده‌اند

بدون در نظر گرفتن واکنش فیزیولوژیکی گیاهان به CO۲، این مدل خشکی قابل توجهی را نشان می‌دهد. با انتشار زیاد دی اکسید کربن، مناطق خشک ۴۲.۱۱ درصد از سطح زمین را پوشش می‌دهند. تفاوت بین این دو محاسبه به ۲.۴۴ میلیون کیلومتر مربع می‌رسد، منطقه‌ای قابل مقایسه با مجموع چندین کشور بزرگ اروپایی.

کدام مناطق ممکن است دچار خشکسالی شوند؟

محققان استرالیا، شرق برزیل، بخش‌هایی از شمال و جنوب آفریقا و آسیای مرکزی را به عنوان نقاط داغ خشکسالی مداوم یا نوظهور شناسایی کردند. برخی از بخش‌های استرالیای مرکزی ممکن است گذار از روند مرطوب شدن به خشکسالی مداوم را تجربه کنند.

همزمان، مدل‌ها افزایش احتمالی رطوبت در ساحل، شمال چین و بخش‌هایی از جنوب آسیا و شرق آفریقا را نشان می‌دهند. بخش‌هایی از شمال و شمال غربی چین ممکن است این روند را تا پایان قرن ادامه دهند.

طبق سناریوی SSP۵۸۵، مناطقی که از مناطق خشک به مرطوب یا برعکس در حال گذار هستند، تقریباً ۱۳٪ از مساحت فعلی مناطق خشک را تشکیل می‌دهند. بیشترین بخش مربوط به گذار از خشک به مرطوب - ۱۱.۴٪ - است. گذار معکوس تقریباً ۱.۶٪ را تشکیل می‌دهد.

با این حال، افزایش بارندگی یا تغییر در شاخص خشکی، بهبود شرایط برای جمعیت و کشاورزی را تضمین نمی‌کند. آب ممکن است به صورت رگبار‌های نادر و شدید ببارد، به سرعت از سطح زمین جاری شود و نتواند خاک یا ذخایر زیرزمینی را دوباره پر کند. بنابراین، مرطوب‌سازی آب و هوا همیشه به معنای پایان کمبود آب نیست.

این مطالعه به این معنی نیست که افزایش غلظت دی اکسید کربن برای آب و هوا مفید است. این مطالعه صرفاً یک اثر فیزیولوژیکی را برجسته می‌کند که می‌تواند محاسبه میزان از دست دادن آب توسط گیاهان را تغییر دهد.

دی اکسید کربن همچنان عامل اصلی گرمایش ناشی از فعالیت‌های انسانی است. افزایش دما بر میزان و توزیع بارندگی تأثیر می‌گذارد، گرمای شدید را تشدید می‌کند و احتمال خشکسالی‌های طولانی مدت را افزایش می‌دهد. مناطق خشک حتی در مدل‌هایی که صرفه‌جویی در مصرف آب توسط گیاهان را در نظر می‌گیرند، همچنان در حال گسترش هستند.

علاوه بر این، افزایش غلظت CO۲ تضمین کننده شتاب دائمی رشد پوشش گیاهی نیست. این اثر ممکن است به دلیل کمبود آب، نیتروژن و سایر مواد مغذی، تنش گرمایی، آتش‌سوزی، آفات و تخریب خاک محدود شود. واکنش گیاهان و اکوسیستم‌های مختلف نیز به طور قابل توجهی متفاوت است.

بنابراین، نتایج به‌دست‌آمده، مقیاس یکی از پیامد‌های پیش‌بینی‌شده‌ی تغییرات اقلیمی را تعدیل می‌کند، اما نیاز به کاهش انتشار گاز‌های گلخانه‌ای و تطبیق مدیریت آب با شرایط ناپایدارتر را منتفی نمی‌کند.