Como parte importante del ciclo biogeoquímico, el ciclo del nitrógeno modula el almacenamiento de carbono del ecosistema terrestre, consumo de agua, y calidad ambiental. No está claro cómo la dinámica del nitrógeno afecta los presupuestos de carbono y agua en China. La incorporación del ciclo del nitrógeno terrestre en el LSM de Noah con opciones de parametrización múltiple (Noah-MP) ayuda a abordar la pregunta anterior.

Al comparar las simulaciones del Noah-MP-CN con nitrógeno aumentado con las del Noah-MP original en China, un estudio reciente cuantifica los impactos de la dinámica del nitrógeno en los ciclos terrestres del carbono y del agua, como se informa en Avances en ciencias atmosféricas .

El autor principal es Jingjing Liang, un doctorado estudiante del Instituto de Física Atmosférica, Academia china de ciencias. "Nuestro estudio es la primera aplicación regional de Noah-MP-CN al tener en cuenta explícitamente los parámetros biogeoquímicos que varían espacialmente en función del trabajo anterior a escala de puntos, "explica Liang.

Los resultados muestran que la incorporación de la dinámica del nitrógeno mejora las simulaciones de la productividad primaria bruta (GPP) y el índice de área foliar (LAI) en la mayoría de las regiones en términos de un coeficiente de correlación ligeramente más alto, un error de raíz cuadrada media (RMSE) mucho menor, y un mejor patrón espacial de climatología plurianual. La sobreestimación de GPP por Noah-MP con una opción de vegetación dinámica se reduce en gran medida al considerar la limitación de la disponibilidad de nitrógeno, especialmente en las regiones del sureste de China. Es más, Noah-MP-CN proporciona una simulación LAI más precisa en diferentes tipos de cobertura terrestre, con RMSE reducidos y correlaciones aumentadas.

Los impactos de la aplicación de fertilizantes en las tierras de cultivo sobre la fijación de carbono, el consumo de agua y la lixiviación de nitrógeno se investigan mediante un análisis de compensación. En comparación con el uso de fertilizantes reducido a la mitad, la cantidad real de aplicación aumenta la GPP y el consumo de agua en solo un 1,97% y un 0,43%, respectivamente; sin embargo, la lixiviación de nitrógeno aumenta en un 5,35%. Esto indica que el nivel actual de uso de fertilizantes tiene solo un impacto insignificante en el consumo de agua, pero un impacto dañino en el medio ambiente.

A pesar del rendimiento superior de Noah-MP-CN sobre Noah-MP, Noah-MP-CN sigue sobrestimando LAI y GPP. El trabajo futuro debe centrarse en una calibración más sistemática de los parámetros del modelo e incluir más procesos biogeoquímicos como la materia orgánica del suelo (MOS) y la dinámica microbiana.

"Como el mayor depósito mundial de carbono orgánico terrestre, La MOS no solo afecta el almacenamiento de nutrientes en el suelo (especialmente para el nitrógeno) sino que también resulta en contaminación ambiental, "dice el autor correspondiente, Prof. Zong-Liang Yang del Departamento de Ciencias Geológicas, Escuela Jackson de Geociencias, la Universidad de Texas en Austin. "Se requieren esfuerzos más concertados para mejorar nuestra comprensión y modelar la MOS y la dinámica de los microbios en la superficie terrestre y los modelos de sistemas terrestres".