Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP
The study presents results of analysis of the impact of partial deforestation on spatio-temporal distribution of the outflow part of water balance, namely evaporation from soil and canopy. The data of 6 Global climate models of theoretical experiment Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP) wa...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/251564 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| _version_ | 1856543519790858240 |
|---|---|
| author | Pysarenko, L. A. Krakovska, S.V. |
| author_facet | Pysarenko, L. A. Krakovska, S.V. |
| author_sort | Pysarenko, L. A. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-02-07T18:52:29Z |
| description | The study presents results of analysis of the impact of partial deforestation on spatio-temporal distribution of the outflow part of water balance, namely evaporation from soil and canopy. The data of 6 Global climate models of theoretical experiment Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP) was used in the research. The aim of this experiment is to reveal the influence of global deforestation with further replacement by grass cover on distribution of climate characteristics. It was done for the period 1850—1929, where the first part 1850—1899 refers to the pre-industrial period or period with minimal mostly constant anthropogenic influence; the second part is the next 30 years — 1900—1929. During the pre-industrial period 1850—1899 land cover was reduced globally with a trend of 400 thousand km2 per year and during 1900—1929 it was stable. Defining the impact of deforestation, the normalization over the first 20 years (1850—1869) was performed and there were found anomalies of climatic characteristics as difference to this basic period. Deforestation with further replacement of the forest cover by grass causes an increase in soil evaporation with the trend up to 1.6 mm/10 years in the warm season with more significant changes in April —July, as deforestation reveals more of the soil. Thus, the correlation was −0.8 ...−0.4 between forest cover and soil evaporation with maximal changes in April. It can be connected with grass being sparse in this period but later on covering more soil and preventing intensive evaporation. On the contrary, evaporation from canopy in global climate models is reduced with deforestation as the evaporation area is shrunk. This effect was revealed during all seasons in most grid points, where deforestation occurs. But the biggest change is found in spring and summer months with values up to −0.8 mm/10 years and correlation r = 0.4 ... 0.9 depending on the model and the season. Thus, we found an effect of increasing evaporation from soil while decreasing evaporation from canopy in climate modeling as the effect of partial deforestation on the territory of Ukraine. These changes can cause redistribution in water balance components of the territory and have consequences for hydrological regime, agrometeorology etc. In particular, the increase in soil evaporation due to deforestation can provoke more intensive soil aridization and degradation. The influence of deforestation on total soil moisture and regime of precipitation will be presented in the next publication. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:12:38Z |
| format | Article |
| id | journalsuranua-geofizicheskiy-article-251564 |
| institution | Geofizicheskiy Zhurnal |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T11:12:38Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | journalsuranua-geofizicheskiy-article-2515642022-02-07T18:52:29Z Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP Влияние обезлесения на испарение влаги с почвы и растительного покрова на территории Украины по данным численного эксперимента LUMIP Вплив знеліснення на випаровування вологи з ґрунту та рослинного покриву на території України за даними чисельного експерименту LUMIP Pysarenko, L. A. Krakovska, S.V. LUMIP deforestation forest cover evaporation from soil evaporation from canopy LUMIP обезлесение лесистость испарение с поверхности почвы испарение с растительного покрова LUMIP знеліснення лісистість випаровування з поверхні ґрунту випаровування з рослинного покриву The study presents results of analysis of the impact of partial deforestation on spatio-temporal distribution of the outflow part of water balance, namely evaporation from soil and canopy. The data of 6 Global climate models of theoretical experiment Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP) was used in the research. The aim of this experiment is to reveal the influence of global deforestation with further replacement by grass cover on distribution of climate characteristics. It was done for the period 1850—1929, where the first part 1850—1899 refers to the pre-industrial period or period with minimal mostly constant anthropogenic influence; the second part is the next 30 years — 1900—1929. During the pre-industrial period 1850—1899 land cover was reduced globally with a trend of 400 thousand km2 per year and during 1900—1929 it was stable. Defining the impact of deforestation, the normalization over the first 20 years (1850—1869) was performed and there were found anomalies of climatic characteristics as difference to this basic period. Deforestation with further replacement of the forest cover by grass causes an increase in soil evaporation with the trend up to 1.6 mm/10 years in the warm season with more significant changes in April —July, as deforestation reveals more of the soil. Thus, the correlation was −0.8 ...−0.4 between forest cover and soil evaporation with maximal changes in April. It can be connected with grass being sparse in this period but later on covering more soil and preventing intensive evaporation. On the contrary, evaporation from canopy in global climate models is reduced with deforestation as the evaporation area is shrunk. This effect was revealed during all seasons in most grid points, where deforestation occurs. But the biggest change is found in spring and summer months with values up to −0.8 mm/10 years and correlation r = 0.4 ... 0.9 depending on the model and the season. Thus, we found an effect of increasing evaporation from soil while decreasing evaporation from canopy in climate modeling as the effect of partial deforestation on the territory of Ukraine. These changes can cause redistribution in water balance components of the territory and have consequences for hydrological regime, agrometeorology etc. In particular, the increase in soil evaporation due to deforestation can provoke more intensive soil aridization and degradation. The influence of deforestation on total soil moisture and regime of precipitation will be presented in the next publication. В статье проанализировано влияние частичного обезлесения на пространственно- временное распределение расходной части баланса влаги, а именно испарение с почвы и растительного покрова на территории Украины при минимальном антропогенном влиянии. Для исследования использовано данные шести глобальных климатических моделей теоретического эксперимента Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP). Его цель — определить влияние уменьшения лесного покрова с последующей его заменой на травяной на распределение климатических характеристик в период с 1850 по 1929 г., когда лесной покров уменьшался с трендом 400 тыс. км2/год в доиндустриальный период 1850—1899 гг., или период минимального и относительно стабильного антропогенного влияния, и в следующие 30 лет, когда он оставался без изменений. Для определения влияния обезлесения проводили нормирование по средним показателям за первые 20 лет (1850—1869) и рассчитывали аномалии относительно указанных показателей как разницу к значениям за этот базовый период. Уменьшение лесистости с последующей ее заменой на травяной покров приводит к увеличению значений среднего месячного испарения с поверхности почвы с трендом до 1,6 мм/10 лет в теплый сезон с большими изменениями в апреле—июле, поскольку обезлесение обусловливает большую открытость почвы. Это подтверждается корреляционной связью −0,8 ... −0,4 с максимальными значения- ми в апреле, когда еще мало развит травяной покров, который может препятствовать интенсивному испарению. На противовес ему, в моделях испарение с растительного покрова уменьшается вместе с обезлесением, поскольку уменьшается доступная поверхность для испарения. Такой эффект обнаружен преимущественно в узлах сетки моделей, где искусственно уменьшали лесистость, во все сезоны года, но он наибольший в весенние и летние месяцы со средними месячными значениями до −0,8 мм/10 лет и коэффициентами корреляции 0,4 ... 0,9 в зависимости от модели и сезона года. Таким образом, в моделировании эффекта глобального частичного обезлесения получен рост испарения с поверхности почвы одновременно с уменьшением испарения из растительного покрова на территории Украины. Такие изменения могут привести к перераспределению влаги между составляющими водного баланса территории, что может, в свою очередь, влиять на ее гидрологические, агрометеорологические и другие характеристики. В частности, увеличение испарения с поверхности почвы вследствие обезлесения может обусловить более интенсивное иссушение и деградацию почвы. Влияние обезлесения на общее содержание влаги в почве и режим выпадения осадков будет рассмотрено в следующей публикации. Проаналізовано вплив глобального часткового знеліснення на просторово-часовий розподіл витратної частини балансу вологи, а саме випаровування з ґрунту та рослинного покриву для території України за мінімального антропогенного впливу. Для дослідження використано дані шести глобальних кліматичних моделей теоретичного експерименту Land Use Model Intercomparison Project (LUMIP). Мета — виявити вплив глобального зменшення лісового покриву з подальшою його заміною на трав'яний на розподіл кліматичних характеристик у період з 1850 до 1929 р., коли лісовий покрив зменшувався з трендом 400 тис. км2/рік у доіндустріальний період 1850—1899 рр., або період мінімального і порівняно сталого антропогенного навантаження, та у наступні 30 років він залишався без змін. Для встановлення впливу знеліснення проводили нормування за середніми показниками за перше 20-річчя (1850—1869) та знаходили аномалії відносно вказаних показників як різницю до значень у цей базовий період. Зменшення лісистості з подальшою його заміною на трав’яний покрив зумовлює зростання значень середнього місячного випаровування з поверхні ґрунту з трендом до 1,6 мм/10 років у теплий сезон з більшими змінами у квітні—липні, оскільки знеліснення спричиняє більше відкриття ґрунту. Це підтверджується кореляційними зв'язками −0,8 ... −0,4 з максимальними значеннями у квітні, коли ще мало розвинений трав’яний покрив може перешкоджати інтенсивному випаровуванню. На противагу йому, у моделях випаровування з рослинного покриву зменшується разом зі знелісненням, оскільки зменшується доступна поверхня для випаровування. Такий ефект виявлено переважно у вузлах сітки моделей, де штучно зменшували лісистість, в усі сезони року, проте він є найбільшим у весняні та літні місяці із середніми місячними значеннями до −0,8 мм/10 років і коефіцієнтами кореляції 0,4 ... 0,9 залежно від моделі та сезону року. Отже, в моделюванні ефекту глобального часткового знеліснення отримано зростання випаровування з поверхні ґрунту одночасно зі зменшенням випаровування з рослинного покриву на території України. Такі зміни можуть привести до перерозподілу вологи між складовими водного балансу території, що має вплинути на її гідрологічні, агрометеорологічні та інші характеристики. Зокрема, збільшення випаровування з поверхні ґрунту через знеліснення може спричинити інтенсивніше висушування та деградацію ґрунтів. Вплив знеліснення на загальний вологовміст ґрунту і режим випадання опадів буде розглянуто у наступній публікації. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2022-02-07 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/251564 10.24028/gzh.v43i6.251564 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 43 No. 6 (2021); 221-247 Геофизический журнал; Том 43 № 6 (2021); 221-247 Геофізичний журнал; Том 43 № 6 (2021); 221-247 2524-1052 0203-3100 uk https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/251564/249873 http://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | LUMIP deforestation forest cover evaporation from soil evaporation from canopy Pysarenko, L. A. Krakovska, S.V. Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title | Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title_alt | Влияние обезлесения на испарение влаги с почвы и растительного покрова на территории Украины по данным численного эксперимента LUMIP Вплив знеліснення на випаровування вологи з ґрунту та рослинного покриву на території України за даними чисельного експерименту LUMIP |
| title_full | Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title_fullStr | Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title_full_unstemmed | Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title_short | Impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of Ukraine based on data of numerical experiment LUMIP |
| title_sort | impact of deforestation on moisture evaporation from soil and canopy for the territory of ukraine based on data of numerical experiment lumip |
| topic | LUMIP deforestation forest cover evaporation from soil evaporation from canopy |
| topic_facet | LUMIP deforestation forest cover evaporation from soil evaporation from canopy LUMIP обезлесение лесистость испарение с поверхности почвы испарение с растительного покрова LUMIP знеліснення лісистість випаровування з поверхні ґрунту випаровування з рослинного покриву |
| url | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/251564 |
| work_keys_str_mv | AT pysarenkola impactofdeforestationonmoistureevaporationfromsoilandcanopyfortheterritoryofukrainebasedondataofnumericalexperimentlumip AT krakovskasv impactofdeforestationonmoistureevaporationfromsoilandcanopyfortheterritoryofukrainebasedondataofnumericalexperimentlumip AT pysarenkola vliânieobezleseniânaisparenievlagispočvyirastitelʹnogopokrovanaterritoriiukrainypodannymčislennogoéksperimentalumip AT krakovskasv vliânieobezleseniânaisparenievlagispočvyirastitelʹnogopokrovanaterritoriiukrainypodannymčislennogoéksperimentalumip AT pysarenkola vplivznelísnennânaviparovuvannâvologizgruntutaroslinnogopokrivunateritorííukraínizadanimičiselʹnogoeksperimentulumip AT krakovskasv vplivznelísnennânaviparovuvannâvologizgruntutaroslinnogopokrivunateritorííukraínizadanimičiselʹnogoeksperimentulumip |