در سال گذشته‌ی میلادی میزان انتشار جهانی گاز دی‌ اکسید‌ کربن به‌میزان قابل‌توجهی بیشتر شد و تنها در آمریکا ۳٫۴ درصد افزایش یافت. این معضل بزرگ باعث شده است پژوهشگران، مقامات و صاحبان صنایع بزرگ ییش‌ازپیش درمورد آینده‌ی جهان نگران شوند. آنتونیو گوترش، دبیرکل سازمان ملل متحد، در مراسم افتتاحیه‌ی بیست‌وچهارمین سالگرد کنفرانس اقلیمی سازمان متحد در سوم آذر، درمورد پدیده‌ی تغییرات اقلیمی ابراز نگرانی کرد.

چند روز پیش (۳ بهمن) مطالعه‌ای در نشریه نِیچر (Nature) منتشر شد که در آن نسبت به انجام اقدامات فوری برای مبارزه با تغییرات اقلیمی تاکید شده بود. اگرچه مشخص شده است که اتفاق‌های بد و گسترده‌ی آب‌‌و‌هوایی می‌تواند میزان جذب کربن در هر سال را تغییر دهد؛ این مطالعه‌ی جدید، نخستین مطالعه در زمینه‌ی بررسی تاثیراث کمیتی آب‌و‌هوایی در طول قرن ۲۱ محسوب می‌شود و ناکافی بودن میزان جذب باران در سال‌های پربارش (بارندگی بیش‌از‌حد معمول) برای جبران خسارات ناشی از جذب نشدن کربن در سال‌های کم‌بارش (کاهش بارندگی به‌دلایلی همچون خشکسالی و امواج گرمایی)، در آن ثابت شده است.

افزایش میزان انتشار گازهای دی‌اکسید‌کربن مردم‌زاد یا آنتروپوژن (گازهایی که به‌دلیل فعالیت‌های بشر تولید و منتشر می‌شود) تجمع این گازها در جو زمین و درنهایت تغییرات غیرطبیعی در نظام اقلیمی زمین را در‌پی دارد؛ البته تاثیر منفی انتشار این گازها روی پدیده‌ی گرم‌‌شدن ‌جهانی در خشکی و اقیانوس‌ها تاحدودی کاهش یافته است. در‌حال‌حاضر زیست‌کره‌های زمین که شامل جنگل‌ها و گرم‌دشت‌ها یا ساوانا (علفزارهای گرمسیری یا نیمه‌گرمسیری که درخت‌ها و بوته‌های پراکنده آن را پوشانیده‌اند) اقیانوس‌ها و سایر موارد می‌شود، ۵۰ درصد از گازهای دی‌‌اکسید‌کربن مردم‌زاد منتشرشده را جذب می‌کنند؛ البته متاسفانه این اتفاق سفیدشدن دیواره‌های مرجانی، اسیدی‌‌‌شدن آب‌ اقیانوس‌ها و افزایش دی‌اکسیدکربن در جنگل‌ها را نیز به‌دنبال دارد.

جذب کربن زیاد در زیست‌کره‌های زمین، باعث آسیب جدی آن‌ها می‌شود.

پیر جنتین (Pierre Gentine)، استادیار رشته‌ی مهندسی محیط‌زیست و یکی از اعضای وابسته به مؤسسه‌‌ زمین (Earth Institute) که سرپرستی مطالعه‌ی درحال‌بررسی در این مقاله را نیز برعهده دارد، معتقد است که مشخص نیست سیاره‌ی زمین تاچه‌زمانی می‌تواند گازهایی را که درحال‌حاضر در  اتمسفر منتشر شده‌اند، جذب کند. وی در‌رابطه‌با این موضوع این چنین می‌گوید:

زمانی‌که جذب دی‌اکسید‌کربن به حداکثر میزان ممکن برسد، سرعت روند گرم‌شدن جهانی بیشتر می‌شود و اتفاق‌های ناخوشایندی برای انسان‌ها و محیط‌زیست رخ می‌دهد؛ بنابراین برای جلوگیری از عواقب بد تغییرات اقلیم باید دست به اقدام زد.

جنتین که در‌حال‌حاضر با یکی از دانشجویان مقطع دکتری خود، به نام جولیا گرین همکاری می‌کند، درحال‌ بررسی میزان تاثیر اتفاقات مختلف چرخه‌ی آب (خشکسالی، سیل و طولانی‌شدن دوره‌های خشکی کم‌آبی) روی ظرفیت جذب کربن توسط قاره‌ها است. انجام این پژوهش در این زمان کاملا به‌جا است و پژوهشگران تغییرات اقلیمی نیز معتقدند که شدت و میزان اتفاقات بد آب‌و‌هوایی، در آینده افزایش خواهد یافت و در‌ برخی‌ از موارد حتی امروز هم شاهد تکرار چنین اتفاق‌های آسیب‌رسانی هستیم. درضمن در آینده‌ای نه‌چندان‌دور تغییراتی در الگوهای بارشی ایجاد می‌شود که به‌احتمال زیاد توانایی پوشش گیاهی و جنگل‌های زمین برای جذب دی‌ اکسید‌ کربن را تحت‌تاثیر قرار خواهد داد.

جنتین و گرین، برای تعیین میزان کربن محبوس‌شده در خاک و گیاهان، net biome productivity یا NPB (بهره‌وری بیوم خالص) را تجزیه‌و‌تحلیل کرده‌اند. بهره‌وری بیوم خالص، میزان خالص کربن جذب‌شده یا از‌دست‌داده‌شده در یک منطقه است؛ درواقع بهره‌وری بیوم خالص مساوی است با تولید خالص اکوسیستم منهای کربنی که به‌دلیل اتفاقاتی همچون آتش‌سوزی جنگل یا برداشت از آن، پراکنده شده و از دست رفته‌اند.

پژوهشگران از داده‌های چهار مدل سیستم زمین از آزمایش‌های GLACE-GMIP5 یا Global Land Atmosphere Coupling Experiment—Coupled Model Intercomparison Project (پروژه‌ی جهانی مقایسه‌ی متقابل آزمایش همبستگی اتمسفر زمین (GLACE) و مدل همبسته (GMIP5)، برای انجام یک‌سری از آزمایش‌ها که تنها مربوط‌به کاهش بهره‌وری بیوم خاص (تنها دلیل این کاهش تغییر در میزان رطوبت خاک است) بود، استفاده کردند. آن‌ها قادر بودند تاثیرات تغییر میزان رطوبت خاک (خشک‌شدن خاک به‌دلیل کاهش بارش) در دوره‌های طولانی‌مدت وهمچنین تاثیرات کوتاه‌مدت (تاثیرات اتفاقات بد آب‌‌و‌هوایی مانند سیل و خشکسالی) روی توانایی خشکی‌ها برای جذب کربن را نیز موردبررسی قرار دهند.

گرین درباره‌ی این موضوع این چنین می‌گوید:

اگر چنین تغییراتی در میزان رطوبت خاک ایجاد نمی‌شد (چه از نظر میزان تغییر و چه از نظر روند کلی)، ارزش بهره‌وری بیوم‌ خالص، یعنی میزان جذب خالص کربن در سطح زمین، تقریبا دو برابر میزان کنونی آن بود.

چنانچه رطوبت خاک به کاهش بهره‌وری بیوم خالص به همین میزان ادامه دهد و روند کاهش جذب کربن در خشکی‌ها تا اواسط قرن حاضر نیز آغاز شود (مدل‌ها نیز این تغییرات را نشان می‌دهند)، احتمالا میزان تجمع کربن در جو زمین افزایش می‌یابد و به‌دنبال آن تاثیرات گرمایش جهانی و تغییرات اقلیمی اقلیم نیز شدیدتر می‌شود که اتفاق بسیار بدی است.

جنتین و گرین متذکر شدند که تغییر میزان رطوبت خاک، میزان جذب کربن در خشکی‌ها در زمان کنونی را کاهش می‌دهد و نتایجی که آن‌ها به‌دست آورده‌اند نیز بیانگر این است که هم روند قاره‌ها در خشکی و کم‌آبی و هم میزان خشکی آن‌ها، باعث کاهش توانایی آن‌ها در جذب کربن در آینده می‌شود.

خشکسالی و کم‌آبی باعث تشدید تغییرات اقلیمی می‌شود.

یافته‌های این مطالعه با کمیت‌سازی اهمیت میزان جذب و حفظ آب در خاک برای چرخه‌‌‌ی کربن زمینی (چرخه‌ی کربن در جو یا آب کره‌ی زمین) و کاهش میزان جذب کربن به‌دلیل تغییر در رطوبت خاک)، درمورد اهمیت ایجاد مدل برای واکنش گیاهان به کمبود آب و همبستگی زمین و جو در مدل‌های سیستم زمین برای محدود کردن جریان چرخه‌ی کربن زمینی و همچنین پیش‌بینی بهتر تغییرات اقلیمی در آینده، تاکید می‌کند.

جنتین درمورد میزان جذب کربن در خشکی‌ها این چنین می‌گوید:

اساسا اگر خشکسالی‌ها و امواج گرمایی ایجاد نمی‌شد و چنانچه دوره‌های طولانی خشکی و کم‌آبی در انتظار قرن بعدی نبود، میزان جذب کربن در قاره‌های مختلف به دو برابر میزان کنونی افزایش پیدا می‌کرد. به‌دلیل اینکه رطوبت خاک در چرخه‌ی کربن و توانایی‌ قاره‌ها برای جذب کربن، نقش بسیار مهمی دارد، فرآیندهای ارائه موضوعات مرتبط با آن باید جزو اولیت‌های مهم فعالیت‌های پژوهشی باشد و این امر بسیار مهم است.

هنوز هم ابهام‌های بزرگی در مورد نحوه‌ی واکنش گیاهان به کمبود آب وجود دارد؛ بنابراین، جنتین و گرین کماکان به‌فعالیت‌های خود درمورد بیان توضیحات بیشتر دررابطه‌با واکنش گیاهان به تغییرات رطوبت خاک، ادامه می‌دهند. آن‌ها در‌حال‌حاضر در‌حال تمرکز روی مناطق گرمسیری هستند؛ مناطقی که ناشناخته‌های زیادی در مورد آن‌ها وجود دارد و بیشترین میزان جذب کربن هم مربوط‌به آن‌ها است. دلیل آن‌ها برای تمرکز روی مناطق گرمسیری، مشخص کردن نحوه‌ی کنترل فعالیت گیاهان به‌وسیله‌ی تغییرات رطوبت خاک و همچنین خشکی جو است. این یافته‌ها راهنمایی‌هایی ارائه می‌کند که به‌بیان بهتر توضیحات مرتبط با کمبود آب برای گیاهان در مناطق گرمسیری کمک می‌کند.

کریس شوالم (Chris Schwalm)، یکی از دانشیارهای مؤسسه‌ی پژوهشی وودز هُل (Woods Hole Research Center) و متخصص در حوزه‌های تغییرات محیطی جهانی، حساسیت چرخه‌ی کربن و ایجاد چهارچوب‌های مدل‌سازی، در مورد این مطالعه این چنین می‌گوید:

این مطالعه اهمیت زیادی دارد و می‌تواند در تفهیم تاثیر آب در جذب کربن در زیست‌‌ کره‌های زمین، بسیار مؤثر باشد. همچنین این مطالعه می‌تواند توجه پژوهشگران را به‌برخی از زمینه‌های مرتبط‌با مدل‌سازی زمین که کمتر به آن‌ها توجه شده است، جلب کند. فرآیندهای مربوط‌به کمبود رطوبت خاک و کمبود آن برای گیاهان، یکی از این زمینه ها هستند که می‌توانند درطول ایجاد و توسعه‌ی مدل‌ها، برای ارتقای ظرفیت پیش‌بینی ازنظر تغییرات محیطی جهانی استفاده شوند.