Luchtmetingen die zijn uitgevoerd als onderdeel van het Green Ocean Amazon-experiment (GOAmazon) tonen aan dat het Amazone-regenwoud minstens drie keer meer isopreen uitstoot dan wetenschappers eerder hadden gedacht. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Natuurcommunicatie .

Volgens Paulo Artaxo van het Physics Institute (IF-USP) van de Universiteit van São Paulo in Brazilië en een co-auteur van de studie, isopreen is een van de belangrijkste voorlopers van ozon in de Amazone, en het beïnvloedt indirect de balans van broeikasgassen in de atmosfeer.

"De ontdekking verklaart een aantal puzzels, zoals de hoge ozonconcentratie benedenwinds van Manaus die niet te wijten kan zijn aan antropische actie, " zei Artaxo, hoofdonderzoeker van het door FAPESP gefinancierde thematische project "GOAmazon:interacties van de stedelijke pluim van Manaus met biogene bosemissies in Amazonia."

Gelanceerd in 2014, GOAmazon onderzoekt de effecten van stedelijke vervuiling vanuit Manaus op wolkenvorming in de Amazone, onder andere verschijnselen. Het project heeft ook tot doel de kennis van regenvormingsprocessen en de dynamiek van de interactie tussen de biosfeer van de Amazone en de atmosfeer uit te breiden. Wetenschappers zijn van plan de bevindingen te gebruiken om toekomstige veranderingen in de radioactieve balans van de regio te schatten. energiedistributie en klimaat, evenals de impact van al deze factoren op de wereldwijde klimaatverandering.

Eerdere schattingen waren gebaseerd op metingen met satellieten of bostorens tot 60 meter hoog. Tijdens de wetenschappelijke campagne van GOAmazon, echter, het was mogelijk om nieuwe gegevens te verzamelen met behulp van de Grumman Gulfstream 1, een onderzoeksvliegtuig dat op 6 kan vliegen, 000 meter, of bijna 20, 000 voet, en eigendom van het Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) in de Verenigde Staten.

De luchtmetingen zijn gedaan in 2014 en 2015 tijdens zowel het regen- als het droge seizoen; de metingen zijn vervolgens vergeleken met gegevens die op grondniveau zijn verzameld. "Met metingen bij 4, 000 meter, het mogelijk was om de gemiddelde uitstoot te berekenen voor een veel groter gebied dan in eerder onderzoek is overwogen, " zei Artaxo. "Als gevolg hiervan, we konden zien dat de natuurlijke biogene emissies veel groter zijn dan we dachten."

De onderzoekers deden nog een ontdekking die ze als verrassend beschouwen:de isopreenemissies variëren sterk met de hoogte van het terrein en nemen toe op grotere hoogten. Op een terreinhoogte van 30 meter, bijvoorbeeld, de isopreenemissieflux was 6 milligram per vierkante meter per uur (mg/m2/h), terwijl op een hoogte van 100 meter, het was ongeveer 14 mg/m2/u.

"Het Braziliaanse Amazonegebied is grotendeels laaggelegen. In de gebieden die worden overvlogen door het onderzoeksvliegtuig, er waren kleine terreingolvingen, en we konden een significante toename van de uitstoot waarnemen in de hoger gelegen gebieden, " zei Artaxo. De onderzoekers hebben er nog geen vertrouwen in dat ze deze variatie in emissies volledig kunnen verklaren, die ze zowel tijdens het natte als het droge seizoen hebben waargenomen. Hun artikel stelt twee hypothesen voor die in toekomstige experimenten moeten worden getest.

Een van de mogelijkheden is dat plantensoorten in laaggelegen gebieden, die vaak drassig zijn, zijn anders dan die op grotere hoogten; isopreenemissieniveaus kunnen variëren afhankelijk van de overheersende plantensoort. De andere hypothese is dat op grotere hoogte, planten geven meer isopreen af ​​als reactie op waterstress (omdat er op grotere hoogte minder water is).

"Hoewel het veel regent in het Amazonegebied, studies hebben aangetoond dat in sommige gebieden, het grondwaterpeil zakt in het droge seizoen ver onder het oppervlak. Er zijn planten met zeer diepe wortels, in staat om water op te vangen van 10 tot 20 meter onder de grond, " zei Artaxo. Isopreen is een van de vluchtige organische stoffen (VOS) die van nature worden uitgestoten door vegetatie in de Amazone. Samen met andere VOS, het is een bron van de secundaire organische aerosolen die condensatiekernen in de wolken vormen en die de hydrologische cyclus in de regio helpen reguleren.

Ontleding van isopreen in de atmosfeer geeft aanleiding tot bijproducten, zoals hydroxylradicalen (OH). Onder bepaalde omstandigheden, dit molecuul reageert met atmosferische zuurstof (O2) om ozon (O3) te vormen, een van de gassen die verantwoordelijk zijn voor het broeikaseffect. Hoge concentraties ozon kunnen huidmondjes van planten irriteren, de poriën die worden gebruikt bij gasuitwisseling en transpiratie. Irritatie van de huidmondjes belemmert de fotosynthese en de opname van koolstof door planten.

"Verder, hydroxylradicalen regelen atmosferische oxidatie van methaan, een ander belangrijk broeikasgas, " zei Artaxo. "Afhankelijk van de situatie, deze OH-radicalen kunnen de halfwaardetijd van methaan verlengen of verkorten, met gevolgen voor de balans van broeikasgassen."

Volgens Artaxo, het Amazonewoud werd al vóór deze nieuwe ontdekkingen beschouwd als 's werelds grootste bron van isopreen. "Deze bevindingen versterken het belang van dit ecosysteem voor de regulering van de tropische atmosferische chemie van de planeet, "zei hij. "Nu, we moeten de resultaten opnemen in wereldwijde klimaatmodellen om precies te zien welk effect deze nieuwe waarden voor isopreenemissies hebben op het klimaat."