Dugo vremena se malo pažnje poklanjalo temperaturi zemljišta. Za razliku od temperatura vazduha blizu površine, jedva da su bili dostupni pouzdani podaci zbog znatno složenijeg merenja. Istraživački tim predvođen Helmholcovim centrom za istraživanje životne sredine (UFZ) sada je otkrio ne samo da se temperature tla i vazduha mogu razlikovati, već i da klimatske promene imaju mnogo veći uticaj na intenzitet i učestalost ekstremnih toplotnih ekstrema u zemljištu nego u vazduh.
Prema studiji koja je nedavno objavljena u Nature Climate Change, ovo je posebno slučaj u srednjoj Evropi.
Za studiju, istraživački tim, koji je koordinirao UFZ naučnik za daljinsko detektovanje dr Almudena Garsija-Garsija, prikupio je podatke iz širokog spektra izvora: podatke sa meteoroloških mernih stanica, satelita za daljinsko detektovanje, skupa podataka za ponovnu analizu podataka ERA5-Land i simulacija modela Zemljinog sistema. Istraživači su ove podatke uneli u TKS7d indeks, koji je definisan kao prosek dnevne maksimalne temperature u najtoplijoj nedelji u godini. Odražava intenzitet ekstremnih toplota (tj. koliko ekstremne temperature mogu biti visoke).
Istraživači su tako izračunali indeks za gornji sloj tla debljine 10 cm i za vazduh blizu površine na visini do 2 m za godine od 1996. do 2021. Na dve trećine od 118 procenjenih meteoroloških mernih stanica, trend ekstrema toplote je jači u zemljištu nego u vazduhu.
„To znači da se ekstremi toplote razvijaju mnogo brže u tlu nego u vazduhu“, rekao je Garsija-Garsija, glavni autor studije. Na osnovu dostupnih podataka, ovo je posebno tačno u Nemačkoj, Italiji i južnoj Francuskoj. U ciframa, prema podacima stanice, intenzitet ekstrema toplote u Centralnoj Evropi raste za 0,7°C/deceniju brže u zemljištu nego u vazduhu.
Istraživački tim je ispitao ne samo intenzitet, već i učestalost ekstrema toplote u tlu. Da bi to izračunali, naučnici su koristili indeks TKS90p, koji uzima u obzir procenat dana u mesecu kada je dnevna maksimalna temperatura bila viša od statističke granice između 1996. i 2021. Prema proračunima, broj dana sa toplotom ekstremi se povećavaju dva puta brže u tlu nego u vazduhu.
„Na primer, ako su trenutno visoke temperature u zemljištu i vazduhu 10 odsto dana u mesecu, deceniju kasnije, biće visoke temperature u vazduhu 15 odsto dana i visoke temperature u zemljištu na 20%“, kaže Garsija-Garsija.
Odlučujući faktor ovde je vlaga u zemljištu, koja igra važnu termičku ulogu u razmeni vazduha i zemljišta. Vlaga u zemljištu u velikoj meri zavisi od pokrivača zemljišta. Na primer, u šumama, drveće može da crpi vodu iz dubljeg tla svojim korenima i smanji gubitke isparavanjem tokom leta. S druge strane, poljoprivredni usevi ili travnjaci mogu pristupiti vodi samo iz tla blizu površine.
Činjenica da se ekstremne temperature mogu brzo razviti u zemljištu i znatno razlikovati od onih u vazdušnom sloju blizu tla ima važne posledice. Ako je temperatura tla viša od temperature vazduha, dodatna toplota se oslobađa u donju atmosferu, što uzrokuje porast atmosferskih temperatura.
„Temperatura zemljišta deluje kao faktor povratne sprege između vlage u tlu i temperature i na taj način može intenzivirati toplotne periode u određenim regionima“, objašnjava dr Jian Peng, koautor i šef Odeljenja za daljinsko ispitivanje UFZ. Ova povratna informacija utiče na mnoge hidrološke procese koji su važni za poljoprivredu (a samim tim i za sigurnost hrane), na ekosisteme (jer bi se mogle favorizovati vrste koje su tolerantne na temperaturu) i na skladištenje kopnenog ugljenika.
„S obzirom na ove rezultate, studije o efektima ekstremnih toplota, koje uglavnom uzimaju u obzir temperature vazduha, ali su potcenile faktor ekstrema toplote u tlu, morale bi biti ponovo procenjene“, kaže Peng.
Istraživački tim je takođe koristio podatke iz modela Zemljinog sistema kako bi istražio koliko često ekstremne temperature tla mogu pojačati toplotne talase u atmosferi, u zavisnosti od očekivanog globalnog klimatskog scenarija. Otkrili su da će, ako dođe do scenarija od 2 ili 3 stepena, to imati mnogo veći uticaj na Centralnu Evropu nego zagrevanje od 1,5 stepeni. Na primer, moglo bi biti 8% više vrućih dana u kojima tlo oslobađa toplotu u atmosferu.
„Ovo bi, zauzvrat, pojačalo periode vrućeg vremena u vazduhu“, kaže Garsija-Garsija. Stoga se može pretpostaviti da će tla igrati sve važniju ulogu u razvoju ekstrema toplote.
