Milieuwetenschappers van het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) hebben een internationale samenwerking geleid om satellietwaarnemingen van tropische bossen te verbeteren.

Verantwoordelijk voor bijna een derde van 's werelds terrestrische fotosynthese, tropische bossen zijn een cruciaal bioom voor het onderzoeken van klimaatverandering en de mogelijke effecten ervan over de hele aarde.

"Als we ons begrip kunnen verbeteren van hoeveel koolstofdioxide (CO2) wordt geabsorbeerd door tropische gebieden, we kunnen toekomstige klimaatprojecties verbeteren, " zei Jin Wu, een wetenschapper bij Brookhaven's Environmental &Climate Sciences Department.

Satellietbeelden zijn een van de meest gebruikte instrumenten die wetenschappers gebruiken om tropische bossen te observeren, maar de doeltreffendheid van de methode is een onderwerp van discussie geweest. Sommige onderzoekers hebben betoogd dat seizoensveranderingen in de "groenheid" van tropische bossen, zoals satellieten onlangs hebben aangetoond, misleidend zou kunnen zijn. Nutsvoorzieningen, de samenwerking onder leiding van Brookhaven heeft veldobservaties en computermodellen gebruikt om de controverse op te helderen. hun resultaten, gepubliceerd op 9 februari in Nieuwe fytoloog , werpen ook licht op biologische processen die het inzicht van wetenschappers in seizoensgebondenheid in tropische bossen hebben veranderd.

Focussen op de luifel

Satellieten nemen wijd, ingrijpende beelden van het aardoppervlak om het wereldwijde tropische bioom in beeld te brengen. routinematig gevangen, Met deze satellietbeelden kunnen wetenschappers het hele jaar door veranderingen in de boomtoppen waarnemen. Veranderingen in de groenheid van de luifels kunnen aangeven hoeveel licht - en daarom hoeveel CO2 - de bomen absorberen. Nog, omdat deze satellieten tot zo ver boven de boomtoppen beelden maken en gegevens verzamelen over grote bosgebieden, de resolutie is te laag om vast te stellen waarom deze veranderingen plaatsvinden.

"Eén pixel in een satellietbeeld beslaat bijna een vierkante kilometer bos. Dat is enorm, " zei Wu, die de studie leidde. "Dus, binnen deze enorme voetafdruk, we kunnen niet zeggen wat voor soort biologische processen er plaatsvinden. Daarom hebben we veldgebaseerde gegevens geïntegreerd met de rekenmodellen, die de interacties tussen licht en bladeren binnen een bladerdak volgen, om ons begrip van wat er op deze satellietbeelden gebeurt te vergroten."

Met de hulp van professionele boomklimmers, de wetenschappers verzamelden veldgegevens over drie factoren die de groenheid van het bladerdak beïnvloeden:de hoeveelheid aanwezige bladeren, de leeftijd van de bladeren, en of de bomen bladverliezend waren (jaarlijks hun bladeren verliezen) of groenblijvend (bladeren langer dan een jaar behouden). Algemeen, ze ontdekten dat hun veldwaarnemingen nauw overeenkwamen met de satellietbeelden, bevestiging van de nauwkeurigheid van de satellieten. In aanvulling, ze kwantificeerden de invloed van elk van deze drie factoren op de groenheid van het bladerdak.

"In eerdere onderzoeken wetenschappers gingen er altijd van uit dat bladeren homogeen worden weergegeven in het boslandschap, maar we ontdekten dat dit niet waar is, ' zei Wu. 'Zelfs in een tropisch regenwoud, we vinden dat bladverliezende en groenblijvende bomen naast elkaar kunnen bestaan. Hetzelfde geldt voor seizoensgebonden droge bossen. Bovendien, de timing van bladverlies varieert tussen verschillende loofbomen, het creëren van een grote heterogeniteit in bladweergave over ruimte en tijd."

De groei van individuele bladeren is ook uniek voor elke boom.

"Bladeren gedragen zich eigenlijk hetzelfde als mensen, ' zei Wu. 'Naarmate we ouder worden, onze stofwisseling zal veranderen, en hetzelfde geldt voor bladeren. Als het babybladeren zijn, hun fotosynthesesnelheden zijn erg laag, en dat betekent dat ze slechts zeer kleine hoeveelheden CO2 uit onze atmosfeer kunnen opnemen. Als ze volwassen worden, ze kunnen veel CO2 uit de atmosfeer halen. En als ze oud worden, ze nemen weer minder CO2 op. Het is een convexe reactie."

Dat betekent dat de seizoensgebondenheid van tropische bossen veel complexer is dan wetenschappers eerder dachten. In toekomstige studies, wetenschappers zullen de rol van bladheterogeniteit in satellietwaarnemingen moeten overwegen om de impact van het klimaat op tropische bossen nauwkeurig te analyseren.

Om verder te bestuderen hoe de diverse ecologie van tropische bossen zich verhoudt tot klimaatverandering, Wu en zijn collega's van Brookhaven installeerden een netwerk van camera's op meerdere locaties in de tropen. Elke dag, deze camera's maken automatisch beelden van de overkapping op verschillende hoogtes, waardoor het Brookhaven-team waarnemingen van tropische bossen met een hogere resolutie kan uitvoeren. De camera's zullen meer dan twee jaar werken en twee jaarlijkse cycli van milieuveranderingen vastleggen.

"Met gegevens van deze camera's kunnen we direct zien wanneer nieuwe bladeren groeien of oude bladeren van elke boom vallen tijdens de jaarlijkse cyclus, ' zei Wu. 'Nu, we hebben informatie op bladniveau van onze veldmetingen plus de op camera's gebaseerde gegevens om onze interpretatie van satellietwaarnemingen en klimaatmodellen te blijven verbeteren om het toekomstige klimaat beter te kunnen voorspellen."