Mùa xuân có thể đến sớm hơn với rừng Bắc Mỹ làm tăng hấp thụ khí CO2

(khoahoc.tv) - Mùa xuân có thể đến sớm hơn với các khu rừng Bắc Mỹ, điều này làm tăng hấp thụ khí carbon dioxide (CO₂).

Trong thế kỷ tới cây xanh trong lục địa của Hoa Kỳ có thể có những lá mùa xuân mới sớm hơn lên tới 17 ngày so với trước khi nhiệt độ toàn cầu bắt đầu tăng, theo một nghiên cứu mới được thực hiện bởi các nhà nghiên cứu thuộc trường Đại học Prince-ton cho biết.

Các biến đổi điều khiển khí hậu có thể dẫn đến các biến đổi trong thành phần của các cánh rừng khu vực đông bắc Mỹ và thúc đẩy khả năng hấp thụ carbon dioxide của các cánh rừng này.

Cây đóng một vai trò quan trọng hấp thụ khí carbon dioxide từ không khí, do đó, các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi David Medvigy, trợ lý giáo sư trong khoa Khoa học địa chất của trường đại học Princeton, muốn đánh giá dự đoán ảnh hưởng của quá trình đâm chồi nảy lộc mùa xuân khi cây rụng lá thúc đẩy sự phát triển mới sau nhiều tháng ngủ đông, từ các mô hình dự đoán các phát thải carbon sẽ tác động tới nhiệt độ toàn cầu như thế nào.

Ngày đâm chồi nảy lộc ảnh hưởng đến lượng carbon dioxide được hấp thụ mỗi năm, nhưng hầu hết các mô hình khí hậu đã sử dụng chương trình khá đơn giản để đại diện cho quá trình đâm chồi nảy lộc vào mùa xuân, mô hình ví dụ như chỉ một loài cây đại diện cho tất cả các cây trong một khu vực địa lý.

Vào năm 2012, nhóm nghiên cứu thuộc trường đại học Princeton đã tạo ra một mô hình mới dựa trên nhiệt độ ấm lên và sự suy tàn của những ngày lạnh để dự đoán đâm chồi nảy lộc mùa xuân. Mô hình này được công bố trên tạp chí Geophysical Research, đã chứng minh chính xác khi so sánh với dữ liệu về quá trình đâm chồi nảy lộc thực tế ở miền đông bắc Hoa Kỳ.

Trong nghiên cứu mới được công bố trực tuyến trên Geophysical Research Letters, Medvigy và các đồng nghiệp của ông đã thử nghiệm mô hình với một tập rộng hơn quan sát được thu thập bởi Mạng lưới phenology (vật hậu học) quốc gia của Mỹ (USA National Phe­nol­ogy Net­work), một mạng lưới giám sát cây sinh thái trên toàn quốc bao gồm các cơ quan liên bang, các tổ chức và các nhà nghiên cứu giáo dục và các nhà khoa học quốc gia. Nhóm nghiên cứu kết hợp mô hình 2012 vào dự đoán sự nảy lộc, mọc lá trong tương lai dựa trên bốn kịch bản khí hậu có thể xảy ra đã sử dụng trong các nhiệm vụ lập kế hoạch được thực hiện bởi Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu.

Nhóm nghiên cứu ước tính rằng, so với cuối thế kỷ 20, vào năm 2100, cây phong đỏ sẽ đâm chồi nảy lộc sớm hơn 8 đến 40 ngày so với trước đây tùy thuộc vào vị trí của các cây này. Họ phát hiện ra rằng các khu vực thuộc phía bắc của Hoa Kỳ sẽ có những thay đổi rõ rệt hơn so với khu vực phía Nam, những thay đổi lớn nhất sẽ xảy ra ở các bang Maine, New York, Michigan, và Wisconsin.

Các nhà nghiên cứu cũng đánh giá cách mà nhiệt độ ấm lên có thể ảnh hưởng đến ngày mọc lá của các loài cây khác nhau. Họ nhận thấy rằng, hiện tượng mọc lá chuyển sang sớm hơn trong năm trong cả những loài cây đâm chồi sớm như những cây dương (Pop­u­lus tremu­loides) và những cây đâm chồi muộn như những cây phong đỏ (Acer rubrum), nhưng ảnh hưởng lớn hơn trên những cây đâm chồi muộn và qua thời gian những khác biệt về ngày đâm chồi nảy lộc đã thu hẹp lại.

Các nhà nghiên cứu lưu ý rằng hiện tượng đâm chồi nảy lộc có thể cung cấp cho các loài cây rụng lá như sồi và phong một lợi thế cạnh tranh so với các cây thường xanh như thông và sam.

Với cây rụng lá phát triển trong thời gian dài của năm, chúng có thể bắt đầu vượt quá tốc độ tăng trưởng của cây thường xanh, dẫn đến những thay đổi lâu dài trong bộ mặt của các cánh rừng.

Các nhà nghiên cứu tiếp tục dự đoán rằng sự ấm lên sẽ kích hoạt một tốc độ của làn sóng xanh “green - wave” mùa xuân, hoặc hiện tượng đâm chồi nảy lộc sẽ di chuyển từ phía nam tới phía bắc trên khắp lục địa trong suốt mùa xuân.

Phát hiện này cũng là rất thú vị so với quan điểm về các thay đổi tương lai trong thời tiết mùa xuân, Medvigy nói. Vì đâm chồi nảy lộc gây ra một sự thay đổi đột ngột tốc độ của các chất ô nhiễm, nước và năng lượng được chuyển hóa giữa đất và không khí. Theo Medvigy, một khi các lá mọc ra, năng lượng từ mặt trời ngày càng được sử dụng để làm bay hơi nước từ lá cây hơn là làm nóng bề mặt. Điều này có thể dẫn đến những thay đổi trong phạm vi nhiệt độ hàng ngày, độ ẩm bề mặt, dòng chảy, và thậm chí sự mất chất dinh dưỡng từ các hệ sinh thái.