Een eerste grootschalig onderzoek naar vegetatiegroei op het noordelijk halfrond in de afgelopen 30 jaar heeft uitgewezen dat de vegetatie steeds meer waterbeperkt wordt naarmate de mondiale temperatuur stijgt.

De resultaten zijn significant omdat vegetatie een van de grootste factoren is als het gaat om het beheersen van water- en koolstofcycli over de aarde, die de mondiale temperatuur beïnvloedt. Het werk van IUPUI en Indiana University Bloomington-onderzoekers Wenzhe Jiao, Lixin Wang, Qing Chang en Honglang Wang werd gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie op 18 juni.

"Zonder water, levende wezens worstelen om te overleven, inclusief planten, " zei Lixin Wang, senior auteur van de studie en een universitair hoofddocent aardwetenschappen aan de School of Science van IUPUI. Zijn ecohydrologiegroep leidde het onderzoek. "Veranderingen in de reactie van vegetatie op de beschikbaarheid van water kunnen leiden tot significante verschuivingen in de interactie tussen klimaat en koolstof."

Honglang Wang is een assistent-professor statistiek aan de School of Science van IUPUI. Wenzhe Jiao, de eerste auteur, en Qing Chang zijn Ph.D. studenten aan IUPUI en IU Bloomington, respectievelijk.

Dit multidisciplinaire onderzoek tussen de School of Science van IUPUI, de O'Neill School of Public and Environmental Affairs van IU Bloomington en twee andere universiteiten begonnen drie jaar geleden met het vaststellen van vegetatiebeperkingen op wereldschaal. Tot nu, het was grotendeels onbekend, ondanks de groeiende belangstelling voor het voorspellen van mondiale en regionale trends in vegetatiegroei als reactie op klimaatverandering.

"Globale temperatuur en de concentratie van atmosferische CO ₂ , of kooldioxide, zijn toegenomen, " zei Lixin Wang. Deze veranderingen zullen naar verwachting een grotere vraag naar water in de atmosfeer veroorzaken, vaker extreem warme dagen, en droogtegebeurtenissen. Al deze factoren wijzen erop dat de vegetatiegroei onder een opwarmend klimaat mogelijk steeds meer te lijden heeft gehad van waterstress.

"Echter, het kwantificeren van de veranderingen in vegetatiebeperkingen op grote ruimtelijke en temporele schalen is een uitdaging, " hij zei.

Om dit obstakel te overwinnen, de onderzoekers gebruikten teledetectiegegevens van satellieten en meteorologische gegevens op grote ruimtelijke schalen van 1982 tot 2015.

"We hebben onze eigen statistieken ontwikkeld om waterbeperkingen aan te geven en hebben vervolgens de veranderingen in de statistieken onderzocht, Jiao zei. "De studie is behoorlijk rekenkundig uitgebreid, aangezien we de relatie tussen vegetatiegroei en watertekort in elke rastercel over het hele extratropische noordelijk halfrond hebben onderzocht - 604, 800 datapunten per jaar, gedurende meer dan 30 jaar."

De data-analyse leverde sterk bewijs van een wijdverbreide, significante toename van de beperking van watervegetatie op het noordelijk halfrond gedurende de bestudeerde periode. Sommige regio's, zoals de Great Plains in de Verenigde Staten, waren relatief slechter dan andere.

Tot voor kort, verhoogde koolstof in de atmosfeer had de plantengroei verhoogd, wat het voordeel heeft dat er meer koolstof uit de atmosfeer wordt verwijderd. Echter, dit onderzoek geeft aanleiding tot zorg.

"Toenemende waterbeperkingen op de productiviteit van vegetatie kunnen een verschuiving veroorzaken van een periode van toenemende koolstofputsterkte van het land naar een periode waarin klimaatverandering de koolstofput van het land vermindert, ' zei Lixin Wang.

Met andere woorden, het opwarmende klimaat zorgt voor toenemende waterbeperkingen, het omkeren van de eerdere trend van sterkere koolstofopname door vegetatie.

"Ons onderzoek toont aan dat toenemende waterbeperkingen waarschijnlijk de continue vegetatiegroei zullen beperken, waardoor de verwijdering van CO . wordt vertraagd ₂ uit de atmosfeer door planten, ' zei Jiao.

"De resultaten benadrukken de noodzaak van acties die CO . kunnen vertragen ₂ uitstoot, " zei Lixin Wang. "Zonder dat, water constraints impacting plant growth—and the weakening of vegetation's ability to removal of CO ₂ from the atmosphere—are unlikely to slow."