Leven op aarde is onmogelijk zonder fotosynthese. Het levert voedsel en zuurstof aan alle hogere levensvormen en speelt een belangrijke rol in het klimaatsysteem, het reguleren van de opname van kooldioxide (CO2) uit de aardatmosfeer en de fixatie ervan in biomassa. Echter, kwantificering van fotosynthese op ecosysteem-tot-wereldschaal blijft onzeker.

Nutsvoorzieningen, een internationaal team van wetenschappers heeft een grote stap voorwaarts gemaakt. Ze gebruikten gegevens van NASA's Orbiting Carbon Observatory 2 (OCO-2) om de zogenaamde door de zon geïnduceerde chlorofylfluorescentie (SIF) in kaart te brengen met een veel hogere ruimtelijke resolutie dan mogelijk is met enig ander ruimte-instrument. Het zwakke maar niettemin detecteerbare SIF-signaal verschijnt op natuurlijke wijze op aan zonlicht blootgestelde bladeren, wanneer chlorofylmoleculen worden geëxciteerd door geabsorbeerde fotonen, en is een proxy voor fotosynthese van planten. Deze metingen zullen het begrip van de wereldwijde koolstofcyclus verbeteren, concludeert Ying Sun van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena en collega's. Ze hebben hun resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap .

De belangrijkste kracht van de SIF-metingen van OCO-2 is hun zeer hoge ruimtelijke resolutie. "Tot de lancering van de OCO-2-satellietmissie in 2014, we hadden globale kaarten van SIF, maar bij grove ruimtelijke resolutie, elke pixel omvat in het beste geval gebieden van ongeveer 50 x 50 kilometer, " zegt Luis Guanter van GFZ. De nieuwe gegevens, die uitgebreid werden gevalideerd door onafhankelijke metingen op de grond, zijn veel rijker. "Ze stellen ons in staat om relaties te onderzoeken tussen SIF en de bruto primaire productie (GPP) - de hoeveelheid koolstof die door planten wordt vastgelegd door middel van fotosynthese - op een schaal die nog nooit eerder is onderzocht."

De auteurs ontdekten dat één enkele lineaire relatie kan worden gebruikt om SIF naar GPP te schalen over verschillende vegetatietypen, zoals gewassen, bossen en graslanden, wat in tegenspraak is met eerdere bevindingen die zijn verkregen met gegevens met een lage resolutie. Dit biedt een spannend onderwerp voor verder onderzoek. "Nauwkeurige meting van de door de zon geïnduceerde chlorofylfluorescentie, afgeleid van OCO-2, maar ook van vervolgmissies zoals de European Sentinel-5P, die op 13 oktober zal worden gelanceerd - stelt wetenschappers in staat om de bruto primaire productie en de bijdrage ervan aan de wereldwijde koolstofcyclus te kwantificeren, ", zegt Guant.

"Met zulke verbeterde satellietgegevens, we kunnen voor het eerst wereldwijde SIF-waarnemingen combineren met in-situ gegevens op ecosysteemschaal van de bruto koolstofopname. Dit heeft een groot potentieel om onze wereldwijde gegevensgestuurde schattingen van fotosynthese en andere fluxen tussen land en atmosfeer die relevant zijn voor het aardsysteem te verbeteren", zegt Martin Jung van MPI-BGC.