En stigning på 50 % i kuldioxidniveauet kan reducere nedbøren i Amazonas mere end skovrydning

En stigning på 50 % i niveauet af kuldioxid (CO ₂ ) i atmosfæren kunne reducere nedbøren i Amazonas så meget som eller endda mere end udskiftning af hele skoven med græsgange. Stigningen i CO ₂ ville reducere mængden af ​​vanddamp, der udsendes af skoven, hvilket fører til et årligt fald på 12% i mængden af ​​nedbør, mens total afskovning ville reducere nedbøren med 9%.

Disse estimater er præsenteret i en undersøgelse offentliggjort i Biogeovidenskab af forskere tilknyttet National Space Research Institute (INPE), University of São Paulo (USP) og University of Campinas (UNICAMP) i Brasilien, og med München Technical University (TUM) i Tyskland.

"CO ₂ er et grundlæggende input til fotosyntese, så når det stiger i atmosfæren, plantefysiologi påvirkes, og dette kan have en kaskadeeffekt på overførsel af fugt fra træer til atmosfæren [transpiration], dannelsen af ​​regn i regionen, skovbiomasse, og flere andre processer, " sagde David Montenegro Lapola, sidste forfatter til artiklen.

Lapola er professor ved UNICAMP's Center for Meteorological and Climate Research Applied to Agriculture (CEPAGRI) og hovedefterforsker for et projekt finansieret via FAPESP Research Program on Global Climate Change (RPGCC). Undersøgelsen var også en del af et tematisk projekt finansieret af FAPESP og støttet af et postdoc-stipendium tildelt den næstsidste forfatter.

Forskerne satte sig for at undersøge, hvordan de fysiologiske virkninger af stigende atmosfærisk CO ₂ på planter påvirke nedbørsregimet. Planter transpirerer mindre som tilførsel af CO ₂ stiger, udsender mindre fugt til atmosfæren og genererer dermed mindre regn.

Normalt, imidlertid, forudsigelser vedrørende stigningen i atmosfærisk CO ₂ adskiller ikke dens fysiologiske virkninger fra dens virkninger på balancen af ​​stråling i atmosfæren. I sidstnævnte tilfælde, gassen forhindrer noget af solens reflekterede energi i at slippe ud af atmosfæren, forårsager opvarmningsfænomenet kendt som drivhuseffekten.

Fremskrivninger præsenteret i den seneste rapport fra Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), under hensyntagen til ændringer i den atmosfæriske strålingsbalance plus de fysiologiske virkninger på planter, havde allerede forudsagt en mulig reduktion på op til 20% i den årlige nedbørsmængde i Amazonas og vist, at meget af ændringen i regionens nedbørregime vil blive styret af, hvordan skoven reagerer fysiologisk på stigningen i CO ₂ .

Til den nyligt offentliggjorte undersøgelse, forskerne kørte simuleringer på supercomputeren ved INPE's Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC) i Cachoeira Paulista, delstaten São Paulo. De fremskrev scenarier, hvor det atmosfæriske niveau af CO ₂ steg 50 %, og skoven blev helt erstattet af græsgange for at finde ud af, hvordan disse ændringer påvirkede skovens fysiologi over en 100-årig periode.

"Til vores overraskelse, blot den fysiologiske effekt på skovens blade ville generere et årligt fald på 12 % i mængden af ​​regn [252 millimeter mindre om året], der henviser til, at total skovrydning ville føre til et fald på 9 % [183 mm]. Disse tal er langt højere end den naturlige variation i nedbør mellem et år og det næste, hvilket er 5 %, " sagde Lapola.

Resultaterne henleder opmærksomheden på behovet for lokale tiltag for at reducere skovrydning i de ni lande, der deler Amazonasbassinet og global indsats for at reducere CO ₂ emissioner til atmosfæren fra fabrikker, køretøjer og kraftværker, for eksempel.

Lapola er en af ​​koordinatorerne for AmazonFACE -eksperimentet. Akronymet står for Free-Air Carbon dioxide Enrichment. Installeret ikke langt nord for Manaus, forsøget vil øge CO -niveauet ₂ over små områder af regnskov og analysere de resulterende ændringer i plantefysiologien og atmosfæren. Eksperimentet kunne forudse klimaændringsscenariet forudsagt for dette århundrede.

Transpiration i skov og græsgange

Scenarierne fremskrevet af computersimuleringerne viste, at faldet i nedbør var forårsaget af en reduktion på omkring 20% ​​i bladtranspiration. Årsagerne til reduktionen er forskellige i hver situation, imidlertid.

Stomata er mikroskopiske portaler i planteblade, der styrer gasudveksling til fotosyntese. De åbner for at fange CO ₂ og udsender samtidig vanddamp. I scenariet med mere CO ₂ i luften, stomata forbliver åbne i kortere tid og udsender mindre vanddamp, reducere skydannelse og nedbør.

Samlet krympning af bladareal er en anden grund. Hvis hele skoven blev erstattet af græs, bladareal ville krympe 66%. This is because the forest contains several layers of superimposed leaves in trees, so that leaf area per square meter is up to six times what it is on the ground. Endelig, both rising levels of CO ₂ and deforestation also influence the wind and the movement of air masses, which play a key role in the precipitation regime.

"The forest canopy has a complex surface made up of the tops of tall trees, low trees, leaves and branches. This is called canopy surface roughness. The wind produces turbulence, with eddies and vortices that in turn produce the instability that gives rise to the convection responsible for heavy equatorial rainfall, " Lapola said. "Pasture has a smooth surface over which the wind always flows forward, and without forest doesn't produce vortices. The wind intensifies as a result, bearing away most of the precipitation westward, while much of eastern and central Amazonia, the Brazilian part, has less rain."

The decrease in transpiration caused by rising levels of CO ₂ leads to a temperature increase of up to two degrees because there are fewer water droplets to mitigate the heat. This factor triggers a cascade of phenomena that result in less rain owing to inhibition of so-called deep convection (very tall rain clouds heavy with water vapor).

"A next step would be to test other computational models and compare the results with our findings, " Lapola said. "Another important initiative would consist of more experiments like FACE, as only these can supply data to verify and refine modeling simulations like the ones we performed."