Вплив знеліснення на радіаційний та термічний режими території України за даними глобальних кліматичних моделей
DOI:
https://doi.org/10.24028/gzh.v43i3.236385Ключові слова:
LUMIP, знеліснення, лісистість, альбедо, температура підстильної поверхні, приземна температура повітря, добовий розмах температури повітря, річний розмах температури повітряАнотація
Розглянуто вплив часткового знеліснення на території України з використанням даних глобального ретроспективного моделювання (The Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP)). Використано дані декількох глобальних кліматичних моделей, в яких поступово лінійно зменшували лісовий покрив по всій планеті у загальному на 20 млн км2, або по 400 тис. км2/рік, упродовж 50 років, у наступні 30 років його не змінювали. Згідно з результатами моделювання, зменшення лісистості із подальшою заміною на трав’яний покрив впливає на відбивну здатність підстильної поверхні (альбедо) та перерозподіл короткохвильової радіації, внаслідок чого змінюється термічний режим. Найбільші зміни в альбедо та найвищі значення коефіцієнтів кореляції між альбедо і знелісненням виявлено у зимовий сезон, коли встановлюється стійкий сніговий покрив. Статистично значуще зростання альбедо в окремих вузлах сітки сягало 24 %/50 років у зимовий сезон, у літній сезон максимальні зміни становили 2,7 %, оскільки альбедо трави і лісу значно не відрізняються. Зміна альбедо, у свою чергу, призводить до зміни температурного режиму підстильної поверхні та приземного шару повітря. Сильніший зв’язок між зміною альбедо та показниками температури спостерігається також у холодний сезон, унаслідок чого знижується температура як підстильної поверхні, так і повітря (максимально на -2,5…-2,0 %/50 років), тоді як у теплий сезон зв’язки між зміною альбедо і температурами є слабшими, проте також температура максимально зніжується на -2,0…-1,5 %/50 років. Згідно з дослідженнями зв’язку між зменшенням лісистості й усередненим добовим розмахом температури повітря, саме в холодний сезон цей показник підвищується до 0,5...1,5 %/50 років, тоді як у теплий сезон таких тенденцій не виявлено. В результаті аналізу річного розмаху температури виявлено значну розбіжність у моделях, тому однозначний вплив лісистості на нього встановити не вдалось. Загалом моделі з дрібнішою сіткою чутливіші до зміни значень альбедо і, як наслідок, до інших показників. Наведені висновки стосуються доіндустріального періоду з мінімальним антропогенним впливом, коли на території України взимку був стійкий сніговий покрив. В умовах сучасної зміни клімату зі значним зменшенням тривалості залягання снігового покриву та підвищенням температур вплив знеліснення на радіаційний та термічний режими може бути протилежним, що потребує додаткового вивчення.
Посилання
Adamenko, T. I. (2014). Agroclimatic zoning of the territory of Ukraine taking into account climate change. Kyiv: VEGO «MAMA-86», 16 p. (in Ukrainian).
Balabukh, V. O., & Zibtsev, S. V. (2016). Impact of climate change on the quantity and area of forest fires in the North part of the Black sea region of Ukraine. Ukrayinskyy hidrometeorolohichnyy zhurnal, (18), 60—71. https://doi.org/10.31481/uhmj.18.2016.07 (in Ukrainian).
Buksha, I., Shvidenko, A., Bondaruk, M., Tselyshev, O., Pyvovar, T., Buksha, M., Pasternak, V., & Krakovska, S. (2017). The methodo¬lo¬gy of modelling of the impact of climate chan¬ge on forest phytocenoses in Ukraine. Nau¬ko¬vyy visnyk NUBIPU. Ser. «Lisivnytstvo ta de¬ko¬ra¬tyvne sadivnytstvo», (266), 26—38 (in Ukrainian).
Voloshchuk, V. M., Boychenko, S. G., Stepanenko, S. M., Bortnik, S. Yu., & Shishchenko, P. G. (2002). Global warming and climate in Ukraine: Regional environmental and socio-economic aspects. Kyiv: PPC Kiev University, 116 p. (in Ukrainian).
Dmytrenko, V. P., Odnolyetok, L. P., Kryvoshein, О. О., & Krukivska, A. V. (2017). Development of the methodology of estimating of agricultural crop yield potential with consideration of climate and agrophytotechnology impact. Ukrayinskyy hidrometeorolohichnyy zhurnal, (20), 52—60. https://doi.org/10.31481/uhmj.20.2017.06 (in Ukrainian).
Stepanenko, S. M., & Polevoy, A. M. (2018). Climatic risks of functioning of branches of the economy of Ukraine in the conditions of clima¬te change: monograph. Odesa: TES, 548 p. (in Uk¬rainian).
Lipinskyy, V., Dyachuk, V., & Babichenko, V. (Eds.). (2003). Climate of Ukraine. Kyiv: Rayevskyy Publishing, 343 p. (in Ukrainian).
Krakovska, S. V., Gnatiuk, N. V., Shpytal, T. M., & Palamarchuk, L. V. (2016). Projections of surface air temperature changes based on data of regional climate models’ ensemble in the regions of Ukraine in the 21st century. Naukovi pratsi UkrNDHMI, (268), 33—44 (in Ukranian).
Krakovska, S. V., Palamarchuk, L. V., Gnatiuk, N. V., Shpytal, Т. M., & Shedemenko, I. P. (2017). Changes in precipitation distribution in Ukraine for the 21st century based on data of regional climate model ensemble. Geoinformatika, (4), 62—74 (in Ukrainian).
Krakovska, S. V., Palamarchuk, L. V., Shedenenko, I. P., Dukel, G. O., & Gnatyuk, N. V. (2011). Models of general circulation of the atmosphere and oceans in forecasting changes in the regional climate of Ukraine in the 21st century. Geofizicheskiy Zhurnal, 33(6), 68—81. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v33i6. 2011.116794 (in Ukrainian).
Mishchenko, Z. A., & Liashenko, G. V. (2007). Microclimatology: Tutorial. Kyiv: KNT, 336 p. (In Ukrainian).
Аnnouncement about a draft of the Strategic Plan for State Forest Management of Ukraine until 2035. (2020). Retrieved from https://mepr.gov.ua/news/36108.html (in Ukrainian).
Pol’ovyy, А. M., & Bozhko, L. Yu. (2015). Thermal resources of Ukraine in the conditions of climate change. Ukrayinskyy hidrometeorolohichnyy zhurnal, (16), 99—106. https://doi.org/10.31481/uhmj.16.2015.13 (in Ukrainian).
Khokhlov, V. M., & Yermolenko, N. S. (2015). Future climate change and its impact on precipitation and temperature in Ukraine. Ukrayinskyy hidrometeorolohichnyy zhurnal, (16), 76—82. https://doi.org/10.31481/uhmj.16.2015.10 (in Ukrainian).
Shvidenko, A. Z., Buksha, I. F., & Krakovska, S. V. (2018). Vulnerability of Ukraine’s forests to climate change. Kyiv: Nika-Tsentr, 184 p. (in Ukranian).
Ahrens, C. D. (2011). Essentials of Meteorology: An Invitation to the Atmosphere. Brooks Cole. 523 p.
Arneth, A., Makkonen, R., Olin, S., Paasonen, P., Holst, Th., Kajos, M. K., Kulmala, M., Maximov, T., Miller, P. A., & Schurgers, G. (2016). Future vegetation–climate interactions in Eastern Siberia: an assessment of the competing effects of CO2 and secondary organic aerosols. Atmospheric Chemistry and Physics, 16, 5243—5262. https://doi.org/10.5194/acp-16-5243-2016.
Brovkin, V., Boysen, L., Pongratz, J., Vuichard, N., Peylin, P., & Lawrence, D. (2020). Model intercomparison of idealized global deforestation experiments. EGU General Assembly, Online, 4—8 May 2020. https://doi.org/10.5194/egusphere-egu2020-10295.
Boychenko, S., Voloshchuk, V., Kuchma, T., & Serdyuchenko, N. (2018). Long-time changes of the thermal continentality index, the amplitudes and the phase of the seasonal temperature variation in Ukraine. Geofizicheskiy Zhurnal, 40(3), 81—96. https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v40i3.2018.137175.
Boychenko, S., Voloshchuk, V., Movchan, Ya., Serdjuchenko, N., Tkachenko, V., Tyshchenko, O., & Savchenko, S. (2016). Features of climate change on Ukraine: scenarios, consequences for nature and agroecosystems. Proc. of the National Aviation University, (4), 96—113. https://doi.org/10.18372/2306-1472.69.11061.
Boysen, L., Brovkin, V., & Pongratz, J. (2018). Climatic effects of idealized deforestation experiments in Earth System Models. Geophysical Research Abstracts, 20. Retrieved from https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2018/EGU2018-12079.pdf.
Boysen, L., Brovkin, V., Pongratz, J., Lawrence, D., Lawrence, P., Vuichard, N., Peylin, Ph., Liddicoat, S., Hajima, T., Zhang, Y., Rocher, M., Delire, Ch., Séférian, R., Arora, V. K., Nieradzik, L., Anthoni, P., Thiery, W., Laguë, M., Lawrence, D., & Lo, M.-H. (2020). Global climate response to idealized deforestation in CMIP6 models. Biogeosciences, 17, 5615—5638, https://doi.org/10.5194/bg-17-5615-2020.
Buksha, I. F., Pyvovar, T. S., & Buksha, M. I. (2014). Vulnerability assessment of eastern Ukrainian forests to climate change: Case study on the base of GIS technology usage. In Scientific Proceedings of Forestry Academy of Sciences of Ukraine (is. 12, pp. 30—37). Lviv.
Bush, M. B. Flenley, J. R., & Gosling, W. D. (2011). Tropical Rainforest Responses to Climatic Chan¬ge (2nd ed.). Chichester: Springer Praxis. https://doi.org/10.1007/978-3-642-05383-2.
Chen, J., Saunders, S. C., Crow, Th. R., Nai¬man, R. J., Brosofske, K. D., Mroz, G. D., Bro¬ok¬shire, B. L., Franklin, J. F. (1999). Microcli¬ma¬te in Forest Ecosystem and Landscape Eco¬lo¬gy. Bioscience, 49(4), 288—297. https://doi.org/10.2307/1313612.
CMIP Phase 6 (CMIP6). Retrieved from https://www.wcrp-climate.org/wgcm-cmip/wgcm-cmip6.
Fischer, A. P. (2019) Adapting and coping with climate change in temperate forests. Global Environmental Change, 54, 160—171. https://doi.org/10.1016/j.gloenvcha.2018.10.011.
Gao, Y. (2016). Interactions between land surface, forests and climate: regional modelling studies in the boreal zone: PhD thesis. University of Helsinki. Department of Physics. Retrieved from https://helda.helsinki.fi/handle/10138/166502.
Gordon, B. B. (2008). Forests and Climate Change: Forcings, Feedbacks, and the Climate Benefits of Forests. Science, 320, 1444—1449. https://doi.org/10.1126/science.1155121.
Groisman, P. Ya., & Ivanov, S. V. (2009). Regional aspects of climate-terrestrial-hydrologic interactions in non-boreal Eastern Europe. Springer, 376 p.
Hlásny, T., Barcza, Z., Fabrica, M., Balázs, B., Churkina, G., Pajtic, J., Sedmák, R., & Tur¬ćáni, M. (2011). Climate change impacts on gro¬wth and carbon balance of forests in Central Europe. Climate Research, 47, 291—236. https://doi.org/10.3354/cr01024.
Hlásny, T., Máthyás, C., Seidl, R., Kulla, L., Mer¬ga¬ni¬ćová, K., Trombik, J., Dobor, L., Barcza, Z., & Ko-nopka, B. (2014). Climate change increases the drought risk in Central European forests: What are opinion for adaptation? Forestry Journal, 60(1), 5—18. https://doi.org/10.2478/forj-2014-0001.
Hofmeister, J., Hošek, J., Brabec, M., Střalková, R., Mýlová, P., Bouda, M., Pettit, J. L., Rydval, M., & Svoboda, M. (2019). Microclimate edge effect in small fragments of temperate forests in the context of climate change. Forest Ecology and Management, 448, 48—56. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2019.05.069.
IPCC: Special Report on Climate Change, Desertification, Land Degradation, Sustainable Land Management, Food Security, and Greenhouse gas fluxes in Terrestrial Ecosystems. (2019). Retrieved from https://www.ipcc.ch/srccl/.
IPCC: Frequently Asked Questions. Retrieved from https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2018/12/SR15_FAQ_Low_Res.pdf.
Kolomyts, E. G. (2019). Effects of Global Climate Changes on Boreal Forests of the Northwestern Pacific. A Landscape–Environmental Prognosis. Biology Bulletin Reviews, 9(4), 315—332. https://doi.org/10.1134/S2079086419040054.
Kulmala, M., Ezhova, E., Kalliokoski, T., Noe, S., Vesala, T., Lohila, A., Liski, J., Makkonen, R., Bäck, J., Petäjä, T. & Kerminen, V-M. (2020). Car¬¬¬bonSink+: Accounting for multiple climate feedbacks from forests. Boreal Environment Research, 25, 145—159.
Lawrence, D. M., Hurtt, G. C., Arneth, A., Brov¬kin, V., Calvin, K. V., Jones, A. D., Jones, C. D., Lawrence, P. J., de Noblet-Ducoudré, N., Pongratz, J., Seneviratne, S. I., & Shevliakova, E. (2016). The Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP) contribution to CMIP6: rationale and experimental design. Geoscientific Model Development, 9, 2973—2998. https://doi.org/10.5194/gmd-9-2973-2016.
Lindner, M., Maroschek, M., Netherer, S. Kremer, A., Barbatie, A., Garcia-Gonzalo, J., Seidl, R., Delzon, S., Corona, P., Kolström, M., Lexer, M. J., & Marchettie, M. (2010). Climate change impacts, adaptive capacity and vulnerability of European forest ecosystems. Forest Ecology and Management, 259, 698—709. https://doi.org/10.1016/j.foreco.2009.09.023.
Morin, X., Fahse, L., Jactel, H., Scherer-Lorenzen, M., García-Valdés, R., & Bugmann, H. (2018). Long-term response of forest productivity to climate change is mostly driven by change in tree species composition. Scientific Reports, 8, 5627. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23763-y.
Pannatier, E. G., Thimonier, A., Rebete, M., & von Arx, G. (2013). Microclimate in forests with varying leaf area index and soil moisture: potential implications for seedling establishment in a changing climate. Journal of Ecology, 101, 1201—1213. https://doi.org/10.1111/1365-2745.12121.
Peters, E. B., Wythers, K. R., Zhang, S., Bradford, J. B., & Reich, P. B. (2013). Potential climate change impacts on temperate forest ecosystem processes. Canadian Journal of Forest Research, 43, 939—950. https://doi.org/10.1139/cjfr-2013-0013.
Shvidenko, A., Buksha, I., Krakovska, S., & Lakyda, P. (2017). Vulnerability of Ukrainian Forests to Climate Change. Sustainability, 9(7), 1152. https://doi.org/10.3390/su9071152.
Snizhko, S., Shevchenko, O., Didovets, Iu., Krukivska, A., Kostyrko, I. (2020). Assessment of changes in the main climatic parameters over the territory of Ukraine during the XXI century according to scenarios based on representative concentration pathways (RCP). Conference Proceedings, XIV International Scientific Conference «Monitoring of Geolo¬gi¬cal Processes and Ecological Condition of the Environment» (pp. 1—5). https://doi.org/10.3997/ 2214-4609.202056032.
Stysiak, A. A., Jensen, M. B., & Mahura, A. (2015). Impact of regional a forestation on climatic conditions in Copenhagen Metropolitan Area: Scientific report. Retrieved from https://www.dmi.dk/fileadmin/user_upload/Rapporter/SR/2015/sr15-07.pdf.
Torquebiau, E., Manley, D., Cowan, P. (2016) Cli¬ma¬te Change and Agriculture Worldwide. Hei¬¬del¬¬berg: Springer, 373 p. https://doi.org/10.1007/ 978-94-017-7462-8.
ESGF: WCRP Coupled Model Intercomparison Project. Retrieved from https://esgf-node.llnl.gov/search/cmip6/.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори зберігають за собою авторські права на роботу і передають журналу право першої публікації разом з роботою, одночасно ліцензуючи її на умовах Creative Commons Attribution License, яка дозволяє іншим поширювати дану роботу з обов'язковим зазначенням авторства даної роботи і посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі .
2. Автори зберігають право укладати окремі, додаткові контрактні угоди на не ексклюзивне поширення версії роботи, опублікованої цим журналом (наприклад, розмістити її в університетському сховищі або опублікувати її в книзі), з посиланням на оригінальну публікацію в цьому журналі.
3. Авторам дозволяється розміщувати їх роботу в мережі Інтернет (наприклад, в університетському сховище або на їх персональному веб-сайті) до і під час процесу розгляду її даними журналом, так як це може привести до продуктивної обговоренню, а також до більшої кількості посилань на дану опубліковану роботу (Дивись The Effect of Open Access).
