De meeste projecties over klimaatverandering gaan ervan uit dat, als de temperatuur stijgt, regio's in het noorden kunnen hoge breedtegraden geschikter worden voor de groei van vegetatie, veranderen in akkerland om de toenemende populaties te voeden en tegelijkertijd meer koolstofdioxide (CO ₂ ) en het vertragen van de klimaatverandering. Planten hebben de juiste temperatuur nodig, water, en lichtomstandigheden voor fotosynthese en groei, dus het lijkt logisch dat naarmate de temperatuur op de noordelijke hoge breedtegraden stijgt, planten fotosynthese, die CO . gebruikt ₂ om zuurstof vrij te maken, moet ook toenemen. Tegelijkertijd, plantenademhaling, die zuurstof gebruikt om CO . vrij te maken ₂ en is ook sterk afhankelijk van de temperatuur, zal naar verwachting toenemen, te. De cruciale vraag die nog steeds ter discussie staat, is of de opwarming van de herfst kan leiden tot een toename van de koolstofopname, d.w.z., het verschil tussen fotosynthese en ademhaling.

Een nieuwe studie van Columbia Engineering toont aan dat stress bij warme en koude temperaturen beperkt is, licht is nog steeds een belangrijke factor bij het beperken van de koolstofopname van noordelijke hoge breedtegraden. Het team, onder leiding van Pierre Gentine, universitair hoofddocent aard- en milieutechniek, geanalyseerde satellietwaarnemingen, veldmetingen, en modelsimulaties en toonde aan dat er een veel voorkomende stralingsbeperking is op de koolstofopname in noordelijke ecosystemen, vooral in de herfst. Met behulp van een nieuwe dataset, Gentine's groep ontwikkelde een algoritme om de wereldwijde fotosynthese van planten in kaart te brengen en ontwikkelde vervolgens een raamwerk om de beperking van licht op fotosynthese te kwantificeren. De studie is vandaag gepubliceerd in Natuur Klimaatverandering .

"Eerdere studies hebben verschillende conclusies getrokken over de vraag of de herfstopwarming meer koolstof zou fixeren of vrijgeven, " zegt Yao Zhang, de hoofdauteur van de studie die het nieuwe algoritme heeft ontworpen en nu een postdoc-wetenschapper is bij het Lawrence Berkeley National Laboratory. "Ons artikel laat zien hoe je een combinatie van remote sensing en ter plaatse observaties om een ​​controverse over koolstofopname op te lossen."

Gentine's team ontdekte dat, op noordelijke breedtegraden die meer dan 30N zijn, de fotosynthesereactie aan het einde van het seizoen op opwarming wordt meestal bepaald door licht. In sommige van die regio's in de herfst, de lengte van het dagelijkse licht wordt zeer snel korter. Minder licht leidt tot zwakkere fotosynthese, die op hun beurt de verhoogde ademhaling als gevolg van de opwarming van de aarde niet kunnen compenseren. Omdat noordelijke hoge breedtegraden een sterkere lichtbeperking hebben, hun vegetatie zal in de herfst meer koolstof afgeven als de opwarming aanhoudt.

In de toekomst, lichtbeperking zal toenemen naarmate het groeiseizoen van de vegetatie verlengt als gevolg van de opwarming van de aarde. Eerdere start van het seizoen in de lente en latere eindes van het seizoen in de herfst komen overeen met kortere daglengtes en minder zonnestraling, die een sterkere lichtlimiet stellen voor de fotosynthese van vegetatie.

"Deze toename van lichtbeperking zal het potentiële vermogen van noordelijke ecosystemen om als een continue koolstofput te fungeren, verminderen, " zegt Zhang. "Onze studie benadrukt de belangrijke rol van zonnestraling, die meestal wordt genegeerd in studies over klimaatverandering."

De nieuwe krant bespreken, Philippe Ciais, adjunct-directeur van het Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement en een expert op het gebied van de koolstofcyclus die niet bij het onderzoek betrokken was, benadrukt:"Dit is een zeer interessante studie die aantoont hoe de straling, algemeen beschouwd als statisch, zal een veranderend effect hebben op de koolstofcyclus, samen met de opwarming van de aarde."