Undersøgelser styrker Amazons skove betydning for regulering af atmosfærisk kemi

Luftbårne målinger foretaget som en del af Green Ocean Amazon-eksperimentet (GOAmazon) viser, at Amazonas regnskoven udsender mindst tre gange mere isopren, end forskerne tidligere havde troet. Forskningsresultaterne blev offentliggjort i Naturkommunikation .

Ifølge Paulo Artaxo ved University of São Paulo's Physics Institute (IF-USP) i Brasilien og en medforfatter af undersøgelsen, isopren er en af ​​de vigtigste forløbere for ozon i Amazonas, og det påvirker indirekte balancen af ​​drivhusgasser i atmosfæren.

"Opdagelsen forklarer en række gåder, såsom den høje koncentration af ozon fundet nede mod vinden af ​​Manaus, som ikke kunne skyldes antropiske handlinger, " sagde Artaxo, hovedefterforsker for det FAPESP-finansierede tematiske projekt "GOAmazon:vekselvirkninger mellem byfanen i Manaus og biogene skovemissioner i Amazonia."

Lanceret i 2014, GOAmazon undersøger virkningerne af byforurening fra Manaus på skydannelse i Amazonas, blandt andre fænomener. Projektet har også til formål at udvide viden om regndannelsesprocesser og dynamikken i samspillet mellem Amazonas biosfære og atmosfæren. Forskere planlægger at bruge resultaterne til at estimere fremtidige ændringer i regionens radioaktive balance, energifordeling og klima, samt indvirkningen af ​​alle disse faktorer på de globale klimaændringer.

Tidligere estimater var baseret på målinger foretaget ved hjælp af satellitter eller skovtårne ​​op til 60 m i højden. Under GOAmazon videnskabelige kampagne, imidlertid, det var muligt at indsamle nye data ved hjælp af Grumman Gulfstream 1, et forskningsfly, der er i stand til at flyve på 6, 000 meter, eller næsten 20, 000 fod, og ejes af Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i USA.

De luftbårne målinger blev foretaget i 2014 og 2015 i både regntiden og den tørre sæson; målingerne blev efterfølgende sammenlignet med data indsamlet på jordoverfladen. "Med målinger taget ved 4, 000 meter, det var muligt at beregne den gennemsnitlige emission for et meget større område end dem, der blev vurderet i tidligere forskning, " sagde Artaxo. "Som et resultat, vi kunne se, at naturlige biogene emissioner er langt større, end vi anede."

Forskerne fandt en anden opdagelse, som de anser for overraskende:Isoprenemissioner varierer kraftigt med terrænhøjde og stigning i højere højder. I en terrænhøjde på 30 meter, for eksempel, isopren-emissionsfluxen var 6 milligram pr. kvadratmeter i timen (mg/m2/h), i en højde af 100 meter, det var omkring 14 mg/m2/t.

"Den brasilianske Amazon-region er for det meste lavt beliggende. I de områder, der er overfløjet af forskningsflyene, der var mindre terrænbølger, og vi var i stand til at observere en betydelig stigning i emissioner i de højere områder, " sagde Artaxo. Forskerne er endnu ikke sikre på, at de fuldt ud kan forklare denne variation i emissioner, som de observerede i både den våde og den tørre sæson. Deres artikel foreslår to hypoteser, som skal testes i fremtidige eksperimenter.

En af mulighederne er, at plantearter i lavtliggende områder, som ofte er vandfyldte, er forskellige fra dem, der findes i højere højder; isoprenemissionsniveauer kan variere afhængigt af de dominerende plantearter. Den anden hypotese er, at i højere højder, planter frigiver mere isopren som reaktion på vandstress (fordi der er mindre vand i højere højder).

"Selvom det regner meget i Amazonia, undersøgelser har vist, at på nogle områder, vandspejlet falder et godt stykke under overfladen i den tørre sæson. Der er planter med meget dybe rødder, i stand til at opsamle vand 10 til 20 meter under jorden, " sagde Artaxo. Isopren er en af ​​de flygtige organiske forbindelser (VOC'er), der naturligt udsendes af vegetation i Amazonas. Sammen med andre VOC'er, det er en kilde til de sekundære organiske aerosoler, der danner skykondensationskerner, og som hjælper med at regulere den hydrologiske cyklus i regionen.

Isopren-nedbrydning i atmosfæren giver anledning til biprodukter, såsom hydroxylradikaler (OH). Under visse betingelser, dette molekyle reagerer med atmosfærisk oxygen (O2) og danner ozon (O3), en af ​​de gasser, der er ansvarlige for drivhuseffekten. Høje koncentrationer af ozon kan irritere plantestomata, porerne, der bruges til gasudveksling og transpiration. Irritation af stomata hindrer fotosyntese og planternes assimilering af kulstof.

"Desuden, hydroxylradikaler kontrollerer atmosfærisk oxidation af metan, en anden vigtig drivhusgas, " sagde Artaxo. "Afhængigt af situationen, disse OH-radikaler kan forlænge eller forkorte halveringstiden for metan, med konsekvenser for balancen af ​​drivhusgasser."

Ifølge Artaxo, Amazonasskoven blev allerede betragtet som verdens største kilde til isopren, selv før disse nye opdagelser. "Disse resultater forstærker vigtigheden af ​​dette økosystem for reguleringen af ​​planetens tropiske atmosfæriske kemi, "sagde han." Nu, vi er nødt til at inkludere resultaterne i globale klimamodeller for at se præcis, hvilken effekt disse nye værdier for isopren-emissioner har på klimaet."