Toenemende atmosferische CO ₂ concentratie is de belangrijkste oorzaak van broeikaseffecten en opwarming van de aarde. Opmerkelijk, snelle klimaatopwarming kan, beurtelings, ofwel de opname van koolstof op het land verhogen of verlagen, wat leidt tot negatieve of positieve feedback over koolstofcyclus-klimaatverandering, respectievelijk.

Wetenschappers begrepen voorheen niet wat de richting van koolstofklimaatfeedback veroorzaakte, waardoor het moeilijk is om toekomstige klimaatopwarming te voorspellen.

Onlangs, echter, een onderzoeksgroep onder leiding van Dr. Niu Shuli van het Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research (IGSNRR) van de Chinese Academie van Wetenschappen ontdekte dat de beschikbaarheid van water in de bodem de richting van koolstof-klimaatfeedback bepaalt. De bevindingen van de groep werden gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang op 22 augustus, 2019.

Het onderzoeksteam trok de conclusie voornamelijk op basis van een veldmanipulatie-experiment in een alpenweide op het Qinghai-Tibetaanse plateau. Ze ontdekten dat de opname van koolstof op het land toenam wanneer het bodemwatergehalte (SWC) onder het optimum lag, maar afnam boven het optimum.

Ze onthulden duidelijke responsoppervlakken die aantoonden hoe de beschikbaarheid van water de feedbackrichting van de koolstofcyclus-klimaatopwarming bepaalde. Boven optimale SWC, door opwarming veroorzaakte dalingen in SWC versterkten het directe opwarmingseffect van stijgende bodemtemperatuur op koolstofopname op het land, wat leidt tot sterke negatieve feedback.

Echter, onder het optimum, door opwarming veroorzaakte reductie in SWC dempte de directe opwarmingseffecten op de koolstofopname onder matig droge omstandigheden en veroorzaakte positieve feedback onder ernstige droge omstandigheden.

"In aanvulling, om te testen of dit waterschaalpatroon generaliseerbaar is over het hele ecosysteem, we hebben het mechanisme op siteniveau gecombineerd met een globale synthese. De resultaten laten ook zien dat opwarming de netto koolstofopname stimuleert (negatieve feedback) onder natte omstandigheden, maar deze verlaagt (positieve feedback) onder zeer droge omstandigheden, " zei prof. Niu.

Het waterschaalpatroon dat in deze studie is onthuld, levert overtuigend bewijs dat water de ecosysteemfeedback naar klimaatopwarming reguleert op zowel temporele als ruimtelijke schaal. Het biedt generaliseerbare mechanismen die niet alleen helpen bij het verklaren van verschillende groottes en richtingen van waargenomen koolstofklimaatfeedback, maar ook de modelvoorspelling van de koolstofdynamiek van ecosystemen verbeteren als reactie op klimaatopwarming.