Como uma parte importante do ciclo biogeoquímico, o ciclo do nitrogênio modula o armazenamento de carbono do ecossistema terrestre, consumo de água, e qualidade ambiental. Ainda não está claro como a dinâmica do nitrogênio afeta os orçamentos de carbono e água na China. Incorporar o ciclo de nitrogênio terrestre no Noah LSM com opções de multiparâmetro (Noah-MP) ajuda a resolver a questão acima.

Ao comparar as simulações do Noah-MP-CN aumentado com nitrogênio com as do Noah-MP original na China, um estudo recente quantifica os impactos da dinâmica do nitrogênio no carbono terrestre e nos ciclos da água, como relatado em Avanços nas Ciências Atmosféricas .

O autor principal é Jingjing Liang, um Ph.D. estudante do Instituto de Física Atmosférica, Academia Chinesa de Ciências. "Nosso estudo é a primeira aplicação regional de Noah-MP-CN explicando explicitamente os parâmetros biogeoquímicos que variam espacialmente com base no trabalho anterior em escala de pontos, "explica Liang.

Os resultados mostram que a incorporação da dinâmica do nitrogênio melhora as simulações da produtividade primária bruta (GPP) e do índice de área foliar (IAF) na maioria das regiões em termos de um coeficiente de correlação ligeiramente superior, um erro quadrático médio muito menor (RMSE), e um melhor padrão espacial de climatologia plurianual. A superestimativa do GPP por Noah-MP com uma opção de vegetação dinâmica é bastante reduzida, considerando a limitação da disponibilidade de nitrogênio, especialmente nas regiões do sudeste da China. Além disso, Noah-MP-CN fornece uma simulação de LAI mais precisa em diferentes tipos de cobertura da terra, com RMSEs reduzidos e correlações aumentadas.

Os impactos da aplicação de fertilizantes em terras agrícolas na fixação de carbono, o consumo de água e a lixiviação de nitrogênio são investigados por meio de uma análise de trade-off. Em comparação com o uso de fertilizantes pela metade, a quantidade real de aplicação aumenta o GPP e o consumo de água em apenas 1,97% e 0,43%, respectivamente; Contudo, a lixiviação de nitrogênio é aumentada em 5,35%. Isso indica que o nível atual de uso de fertilizantes tem um impacto insignificante no consumo de água, mas um impacto prejudicial ao meio ambiente.

Apesar do desempenho superior do Noah-MP-CN sobre o Noah-MP, Noah-MP-CN continua superestimando LAI e GPP. O trabalho futuro precisa se concentrar em uma calibração mais sistemática dos parâmetros do modelo e incluindo mais processos biogeoquímicos, como matéria orgânica do solo (MOS) e dinâmica de micróbios.

“Como o maior reservatório global de carbono orgânico terrestre, SOM não afeta apenas o armazenamento de nutrientes no solo (especialmente para nitrogênio), mas também resulta em poluição ambiental, "diz o autor correspondente, Prof. Zong-Liang Yang do Departamento de Ciências Geológicas, Escola Jackson de Geociências, a Universidade do Texas em Austin. "Esforços mais concentrados são necessários para melhorar nossa compreensão e modelagem do SOM e da dinâmica do micróbio em modelos de superfície terrestre e de sistema terrestre."