Een nieuwe studie geeft het eerste waarnemingsbewijs dat het zuidelijke Amazone-regenwoud zijn eigen regenseizoen veroorzaakt met behulp van waterdamp uit plantenbladeren. De bevinding helpt verklaren waarom ontbossing in deze regio verband houdt met verminderde regenval.

De studie analyseerde waterdampgegevens van NASA's Tropospheric Emission Spectrometer (TES) op de Aura-satelliet, samen met andere satellietmetingen, om aan te tonen dat aan het einde van het droge seizoen, wolken die zich boven de zuidelijke Amazone vormen, worden gevormd door water dat uit het bos zelf opstijgt. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences ( PNAS ).

Het is een raadsel waarom het regenseizoen begint in het Amazonegebied ten zuiden van de evenaar. In de meeste tropische gebieden, twee factoren bepalen de timing van het regenseizoen:moessonwinden (een seizoensverandering van richting in de heersende winden) en de intertropische convergentiezone (ITCZ), een gordel van convergerende passaatwinden rond de evenaar die met de seizoenen naar het noorden of zuiden verschuift. De zuidelijke Amazone ervaart beide. Maar ze komen pas in december of januari voor, terwijl het regenseizoen momenteel half oktober begint, twee of drie maanden eerder. Dus wat veroorzaakt de toename van regenval?

Wetenschapper Rong Fu van UCLA, een leider van de nieuwe onderzoeksinspanningen, publiceerde in 2004 een paper waarin werd gesuggereerd dat verhoogde verdamping van water uit bladeren - een proces dat bekend staat als transpiratie - de oorzaak zou kunnen zijn. "We hadden geen hard bewijs, " zei ze. "We speculeerden dat het vocht afkomstig was van vegetatie omdat satellietmetingen aantoonden dat de vegetatie aan het einde van het droge seizoen groener werd."

Groenere planten zijn een waarschijnlijke indicator van verhoogde plantengroei en transpiratie, maar niet definitief. Ook, kleurmetingen kunnen niet aantonen hoeveel waterdamp zich van de planten naar de atmosfeer verplaatst of dat het hoog genoeg in de atmosfeer stijgt om wolken en regen te veroorzaken. Dus de speculatie bleef precies dat, tot nu.

John Worden van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië, ontwikkelde een data-analysetechniek voor TES waarmee Fu, studie eerste auteur Jonathon Wright (Tsinghua University, Beijing) en collega's om de vochtbron te lokaliseren. De techniek maakt onderscheid tussen waterstof en zijn zwaardere isotoop deuterium, die zich met zuurstof vermengt tot zwaar water. Lichtere isotopen verdampen gemakkelijker dan zwaardere isotopen. Dat betekent dat waterdamp die in de atmosfeer is verdampt, minder deuterium bevat dan vloeibaar water. Bijvoorbeeld, waterdamp die uit de oceaan is verdampt, bevat minder deuterium dan water dat zich nog in de oceaan bevindt.

Water dat door planten wordt uitgescheiden, anderzijds, heeft dezelfde hoeveelheid deuterium als water dat nog in de grond zit - de plant zuigt water uit de grond als een rietje, ongeacht welke isotoop het water bevat. Dat betekent dat waterdamp uit planten meer deuterium bevat dan waterdamp die uit de oceaan is verdampt.

Dit verschil is de sleutel die de wetenschappers in staat stelde het mysterie van het regenseizoen te ontrafelen. De twee isotopen hebben verschillende spectrale "signaturen" die door het TES-instrument vanuit de ruimte kunnen worden gemeten. Uit de metingen bleek dat, tijdens de overgang van droog naar nat seizoen, getranspireerd water wordt een belangrijke vochtbron voor de atmosfeer, en in het bijzonder voor de middelste troposfeer, waar de toenemende waterdamp de brandstof levert die nodig is om het regenseizoen te beginnen.

"Wat we hebben laten zien, is dat tijdens het droge seizoen water uit de vegetatie naar de middelste troposfeer wordt gepompt, waar het in regen kan veranderen. " zei Worden, een co-auteur van het nieuwe artikel.

De bevinding roept een andere vraag op:waarom beginnen planten meer te groeien en te transpireren tijdens het droge seizoen, voordat er meer regen komt? Dat is nog onderwerp van onderzoek, zei Fu. "Dit kan de manier zijn waarop de bossen hun groei optimaliseren. In het late droge seizoen, planten krijgen nog steeds zonneschijn, en ze konden anticiperen op het komende regenseizoen omdat ze zijn aangepast aan de seizoensgebondenheid van de regen."

Die seizoensinvloeden zijn de afgelopen decennia aan het veranderen, echter. Het regenseizoen in het zuidelijke Amazonegebied begint nu bijna een maand later dan in de jaren zeventig. Er zijn aanwijzingen dat als het droge seizoen van de Amazone langer wordt dan vijf tot zeven maanden, het bos zal niet meer elk jaar genoeg regen krijgen om bomen in leven te houden, en de regio zal overgaan van bos naar grasvlaktes. In een groot deel van de zuidelijke Amazone, het droge seizoen is nu gemiddeld slechts enkele weken korter dan deze overgangsdrempel. Er is al enige onomkeerbare schade aan het bos. Het verlies van een belangrijk Amazonewoudecosysteem zou de Braziliaanse droogte kunnen vergroten en mogelijk regenpatronen tot in Texas kunnen verstoren.

De redenen voor het vertraagde begin van het natte seizoen worden niet volledig begrepen, maar de nieuwe studie voegt bewijs toe aan het idee dat ontbossing een rol speelt. Het verminderen van het aantal bomen dat beschikbaar is om vocht te produceren, zou natuurlijk de capaciteit van het bos om wolken op te bouwen verminderen. Als ontbossing de toename van transpiratie zou vertragen tot het punt dat het niet langer een regenseizoen zou kunnen veroorzaken, het zou pas beginnen regenen als de ITCZ ​​aan het eind van het jaar arriveerde.

De bevinding laat zien hoe nauw het ecosysteem van het regenwoud is verbonden met het klimaat, zei Fu. "Het lot van het zuidelijke Amazone-regenwoud hangt af van de lengte van het droge seizoen, maar de lengte van het droge seizoen hangt ook af van het regenwoud."