Bomen zijn een van de grootste bondgenoten van de mens in de strijd tegen klimaatverandering, ongeveer 30% van de koolstof die we in de atmosfeer pompen opnemen door fossiele brandstof te verbranden.

En in de afgelopen decennia, het is gebleken dat bossen met een koud klimaat op hoge breedtegraden nog effectievere koolstofputten zijn geworden door stijgende temperaturen en hogere CO ₂ niveaus hebben ze productiever gemaakt.

Maar een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Michigan geeft een duidelijker beeld van wat er in verschillende regio's gebeurt, en het heeft voor extra onzekerheid gezorgd over de vraag of die ecosystemen koolstof zullen blijven opnemen naarmate ze de komende decennia heter en droger worden.

Gepubliceerd in PNAS en waarbij experts van over de hele wereld betrokken zijn, de studie toont aan dat de hoeveelheid koolstof die Siberische bossen bijdragen aan de seizoensgebonden koolstofstroom van de planeet veel meer is toegenomen dan die van andere bossen op vergelijkbare breedtegraden. Sinds het begin van de jaren tachtig, de seizoensgebonden koolstofopname in Siberische bossen is vier keer meer toegenomen dan die van Noord-Amerikaanse boreale bossen zoals die in Alaska en West-Canada, bijvoorbeeld.

De studie is de eerste die kwantificeert hoe koolstof die wordt uitgestoten door specifieke oppervlaktegebieden tijdens de jaarlijkse koolstofflux de seizoenscyclus van CO beïnvloedt ₂ in de atmosfeer:De planeet "ademt" in wezen koolstof in tijdens de lente en zomer wanneer bomen en planten bladeren laten groeien en fotosynthetiseren. Het ademt uit in de winter wanneer de vegetatie inactief wordt.

Het kennen van deze seizoensflux geeft onderzoekers een beeld van hoe productief verschillende bosgebieden zijn en hoeveel koolstof ze uit de atmosfeer verwijderen.

De gevarieerde koolstofstroom over verschillende bossen van vergelijkbare breedtegraden suggereert dat, terwijl sommige bossen, zoals die in Siberië, hun koolstofopname blijven verhogen, anderen, zoals die in Noord-Amerika, mag niet. Ze kunnen zelfs minder absorberen als het klimaat verandert.

"Dit onderzoek laat zien dat we anders moeten gaan denken over hoe we de koolstofcyclus begrijpen, " zei co-auteur Gretchen Keppel-Aleks, UM-assistent-professor klimaat- en ruimtewetenschappen en engineering. "We kunnen ecosystemen niet zomaar op één hoop gooien op basis van hun breedtegraad. We moeten nadenken over individuele soorten en specifieke seizoenscycli van temperatuur en neerslag."

Onderzoekers weten dat de schommelingen in de jaarlijkse seizoensgebonden koolstofflux de afgelopen decennia aanzienlijk zijn toegenomen. Op het noordelijk halfrond, de intensiteit van de flux is sinds de jaren zestig met 30-50% gestegen, wijzen op een wijdverbreide ecologische verandering. Maar omdat eerdere studies zich hebben gericht op gemiddelde fluxen over de hele planeet of op het halfrond, het is onduidelijk wat precies de stijging veroorzaakt.

Er is een eenvoudig verhaal dat warmere temperaturen universeel de fotosynthese van planten op de hoge breedtegraden hebben aangewakkerd, zei Brendan Rogers van Woodwell Climate Research Center (voorheen Woods Hole Research Center).

"Hoewel dat over het algemeen waar is, we vonden sterk uiteenlopende reacties tussen regio's, " zei Rogers. "Siberië is groener geworden, het versterken van de koolstofput en het stimuleren van stijgingen van de seizoensgebonden CO ₂ aandelenbeurs, maar Arctisch-boreaal Noord-Amerika vertoont veel meer bruin worden onder toenemende spanningen zoals branden, ongedierte, en droogte.

"Vooruit gaan, we moeten ervoor zorgen dat onze koolstofbudgetten en -modellen volledig aansluiten bij wat er in Alaska en Canada gebeurt, aangezien deze patronen grotendeels niet in modellen zijn vastgelegd en de regio binnenkort kan overgaan van een koolstofput naar een bron."

Om hun bevindingen te produceren, het team begon met daadwerkelijke metingen van atmosferische CO ₂ , decennia verzameld door de National Oceanic and Atmospheric Administration.

Daarna werkten ze achteruit, een computermodel gebruiken om de regionale oppervlakte-emissies te berekenen die zouden resulteren in atmosferische koolstofniveaus die overeenkwamen met de feitelijke waarnemingen.

"We gebruikten deze realistische oppervlaktefluxen en lieten ze in ons model vrij in de atmosfeer. en wat uniek is, is dat we individuele regio's anders hebben getagd, " zei Keppel-Aleks. "We zouden rode CO . kunnen kijken ₂ afkomstig uit Siberië, blauwe CO ₂ afkomstig uit Noord-Amerika, groene CO ₂ afkomstig van ecosystemen op lagere breedtegraden. Zo konden we achterhalen welke regio's verantwoordelijk zijn voor deze toename van de seizoenscyclus."

NOAA meet geen fluxen, maar meet in plaats daarvan koolstofdioxide in de atmosfeer en volgt de toename van de seizoenscyclus sinds 1976 op locaties zoals het Barrow Observatory in Alaska.

"Deze waarnemingen en de omvang van de verandering die we hebben gemeten, zijn ongeëvenaard in vergelijking met de vele andere locaties over de hele wereld waar we CO2 volgen ₂ in de atmosfeer - wat suggereert dat er iets dramatisch aan de hand is in het noordpoolgebied dat nergens anders gebeurt, " zei co-auteur van de studie Colm Sweeney, associate director van het NOAA Global Monitoring Laboratory. "Deze studie heeft ons geholpen de bron van deze dramatische observaties beter te begrijpen en te lokaliseren."

Het onderzoek bevestigt ook eerdere gegevens die een significante vergroening in Siberische bossen laten zien, naast veel minder vergroening op vergelijkbare breedtegraden in Noord-Amerika.

"Het is echt belangrijk dat, met behulp van volledig onafhankelijke atmosferische gegevens, we bevestigen de bruinings- en vergroeningstrends in de teledetectiegegevens en laten zien dat Siberische ecosystemen in de zomer inderdaad productiever lijken te worden, ' zei Keppel-Aleks.

"Het is een ander ondubbelzinnig teken dat mensen veranderingen in de ecosystemen van de aarde veroorzaken, en het laat zien dat we een beter begrip van die ecosystemen moeten ontwikkelen als we willen voorspellen wat de planeet te wachten staat."