ETH-onderzoekers hebben aangetoond dat tijdens drogere jaren, de concentratie van koolstofdioxide in de atmosfeer stijgt sneller omdat gestreste ecosystemen minder koolstof opnemen. Dit mondiale effect is zo sterk dat het moet worden geïntegreerd in de volgende generatie klimaatmodellen.

Landecosystemen nemen gemiddeld 30 procent van de antropogene CO op ₂ uitstoot, waardoor de toename van CO . wordt getemperd ₂ concentratie in de atmosfeer. Maar planten hebben water nodig om te groeien. Als er droogte optreedt en de bodem uitdroogt, planten verminderen fotosynthese en ademhaling om water te besparen en weefsels te behouden. Als gevolg hiervan, ze zijn niet langer in staat om koolstofdioxide uit de omringende lucht op te vangen. Hoewel dit effect gemakkelijk kan worden waargenomen in het laboratorium, het meten van de impact ervan op de hele planeet is behoorlijk moeilijk gebleken. Een van de grootste uitdagingen was om te meten waar en hoe vaak droogtes wereldwijd voorkomen. In een nieuwe studie, Vincent Humphrey, klimaatonderzoeker in het lab van Sonia Seneviratne, Professor voor Land-Climate Dynamics aan de ETH Zürich, gebruikte innovatieve satelliettechnologie om de wereldwijde gevoeligheid van ecosystemen voor waterstress te meten. De studie werd uitgevoerd in samenwerking met het Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (Frankrijk) en de Universiteit van Exeter (Verenigd Koninkrijk).

Satellieten gebruiken om droogte te meten

Planten hebben meestal via hun wortels toegang tot water diep in de grond. Echter, conventionele satellieten zien alleen wat er aan de oppervlakte gebeurt en kunnen niet meten hoeveel water er ondergronds beschikbaar is. In de afgelopen jaren, een nieuw type satellietmissie is gebruikt om extreem kleine veranderingen in het zwaartekrachtveld van de aarde te meten. Het bleek dat enkele kleine verstoringen van het zwaartekrachtveld worden veroorzaakt door veranderingen in de wateropslag. Wanneer er een grote droogte is in een bepaalde regio, er is minder watermassa en de zwaartekracht is daardoor iets zwakker in dat gebied. Dergelijke variaties zijn zo klein dat ze voor de mens niet waarneembaar zijn. Maar door ze te meten met satellieten, wetenschappers kunnen grootschalige veranderingen in waterberging overal ter wereld tot op ongeveer vier centimeter nauwkeurig inschatten.

Met behulp van deze nieuwe satellietwaarnemingen van wateropslag, Vincent Humphrey en zijn collega's waren in staat om de algehele impact van droogte op fotosynthese en ecosysteemademhaling te meten. Ze vergeleken jaar-op-jaar veranderingen in de totale watermassa over alle continenten met wereldwijde metingen van CO ₂ toename van de atmosfeer. Ze ontdekten dat tijdens de droogste jaren, zoals 2015, natuurlijke ecosystemen verwijderden ongeveer 30 procent minder koolstof uit de atmosfeer dan tijdens een normaal jaar. Als resultaat, de concentratie van CO ₂ in de atmosfeer nam in 2015 sneller toe dan in normale jaren. Aan de andere kant van de schaal, tijdens het natste jaar ooit gemeten in 2011, CO ₂ Door de gezonde vegetatie namen de concentraties veel langzamer toe. Deze resultaten helpen ons te begrijpen waarom atmosferische CO ₂ groei kan van jaar tot jaar sterk variëren, ook al CO ₂ emissies door menselijke activiteiten zijn relatief stabiel.

Cruciaal voor monitoring emissies

Gedurende de vorige eeuw, de concentratie van CO ₂ in de atmosfeer is gestaag toegenomen als gevolg van menselijke activiteiten. "Nu de meeste landen over de hele wereld hebben afgesproken dat ze de CO .-uitstoot moeten beperken ₂ uitstoot, we staan ​​voor de uitdaging om menselijke CO . te monitoren ₂ emissies met een nauwkeurigheidsniveau dat hoger is dan ooit tevoren, ", zegt Vincent Humphrey. Om de impact van klimaatbeleid precies te evalueren, onderzoekers moeten eerst vegetatiemodellen ontwikkelen die de verstoringen die elk jaar door natuurlijke ecosystemen worden geïntroduceerd, kunnen kwantificeren en voorspellen. "Dankzij onze nieuwe resultaten, we kunnen nu bewijzen dat de effecten van droogtes sterker zijn dan tot nu toe is ingeschat door vegetatiemodellen, " zegt Sonia Seneviratne. Uiteindelijk, deze waarnemingen zullen worden geïntegreerd in de volgende generatie modellen. Ze moeten het vermogen om CO . te volgen verbeteren ₂ emissies en controleren of ze voldoen aan de doelstellingen die zijn vastgelegd in internationale klimaatovereenkomsten.