Ernstige overstromingen in het middenwesten - die een vertraagd groeiseizoen voor gewassen in de regio veroorzaakten - leidden tot een vermindering van 100 miljoen ton netto koolstofopname in juni en juli 2019, volgens een nieuwe studie.

Als referentie, de enorme bosbranden in Californië van 2018 brachten naar schatting 12,4 miljoen ton koolstof in de atmosfeer. En hoewel een deel van dit tekort als gevolg van overstromingen later in het groeiseizoen werd gecompenseerd, de gecombineerde effecten hebben waarschijnlijk geleid tot een vermindering van de gewasproductiviteit met 15 procent ten opzichte van 2018, zeggen de auteurs van de studie.

De studie, gepubliceerd op 31 maart 2020, in het journaal AGU-vooruitgang , beschrijft hoe de koolstofopname werd gemeten met behulp van satellietgegevens. Onderzoekers gebruikten een nieuwe marker van fotosynthese die bekend staat als zonne-geïnduceerde fluorescentie om de verminderde koolstofopname te kwantificeren als gevolg van de vertraging in de groei van de gewassen. Onafhankelijke waarnemingen van atmosferische CO ₂ niveaus werden vervolgens gebruikt om de vermindering van de koolstofopname te bevestigen.

"We hebben kunnen laten zien dat het mogelijk is om de effecten van overstromingen op de groei van gewassen dagelijks in bijna realtime vanuit de ruimte te volgen, die van cruciaal belang is voor toekomstige ecologische prognoses en mitigatie, " zegt Yi Yin, onderzoekswetenschapper bij Caltech en hoofdauteur van de studie.

Recordregens hebben het Midwesten tijdens de lente en vroege zomer van 2019 doorweekt. Gedurende drie opeenvolgende maanden (april, Kunnen, en juni), de National Oceanic and Atmospheric Administration meldde dat de neerslagmetingen van 12 maanden een recordhoogte hadden bereikt. De resulterende overstromingen hebben niet alleen schade toegebracht aan huizen en infrastructuur, maar hadden ook een impact op de landbouwproductiviteit, het uitstellen van het planten van gewassen in grote delen van de Corn Belt, die zich uitstrekt van Kansas en Nebraska in het westen tot Ohio in het oosten.

Om de milieu-impact van het vertraagde groeiseizoen te beoordelen, wetenschappers van Caltech en JPL, die Caltech beheert voor NASA, wendde zich tot satellietgegevens. Omdat planten koolstofdioxide (CO ₂ ) en zonlicht in zuurstof en energie door fotosynthese, een kleine hoeveelheid van het zonlicht dat ze absorberen, wordt terug uitgestraald in de vorm van een zeer zwakke gloed. De gloed, bekend als door de zon geïnduceerde fluorescentie, of SIF, is veel te zwak voor ons om met blote ogen te zien, maar het kan worden gemeten via een proces dat satellietspectrofotometrie wordt genoemd.

Het Caltech-JPL-team kwantificeerde SIF met behulp van metingen van een satellietinstrument van de European Space Agency (ESA) om de groei van gewassen met ongekend detail te volgen. Ze ontdekten dat de seizoenscyclus van de gewasgroei in 2019 met ongeveer twee weken werd vertraagd en dat de maximale seizoensgebonden fotosynthese met ongeveer 15 procent was verminderd. Naar schatting heeft het onvolgroeide groeiseizoen geleid tot een vermindering van de koolstofopname door planten van ongeveer 100 miljoen ton van juni tot juli 2019.

"SIF is verreweg het meest nauwkeurige signaal van fotosynthese dat vanuit de ruimte kan worden waargenomen, " zegt Christian Frankenberg, hoogleraar milieuwetenschappen en techniek aan Caltech. "En aangezien planten koolstofdioxide opnemen tijdens fotosynthese, we wilden zien of SIF de vermindering van de koolstofopname door gewassen tijdens de overstromingen van 2019 kon volgen."

Er achter komen, het team analyseerde atmosferische CO ₂ metingen van NASA's Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) satelliet en van vliegtuigen van NASA's Atmospheric Carbon and Transport America (ACT-America) project. "We ontdekten dat de op SIF gebaseerde schattingen van verminderde opname consistent zijn met verhoogde atmosferische CO ₂ wanneer de twee grootheden zijn verbonden door atmosferische transportmodellen, " zegt Brendan Bryne, co-corresponderende auteur van de studie en een NASA postdoc fellow bij JPL.

"Deze studie belicht ons vermogen om het ecosysteem en de impact ervan op de atmosferische CO . te volgen ₂ in bijna realtime vanuit de ruimte. Deze nieuwe instrumenten maken wereldwijde detectie van de biosferische opname van koolstofdioxide mogelijk, " zegt Paul Wennberg, de R. Stanton Avery hoogleraar Atmosferische Chemie en Milieuwetenschappen en Engineering, directeur van het Ronald en Maxine Linde Center for Global Environmental Science, en stichtend lid van het Orbiting Carbon Observatory-project.

Het artikel is getiteld "Cropland carbon opname vertraagd en verminderd door overstromingen in het Midwesten van 2019".