Een stijging van 50% van het gehalte aan koolstofdioxide (CO ₂ ) in de atmosfeer zou de regenval in het Amazonegebied evenveel of zelfs meer kunnen verminderen dan de vervanging van het hele bos door grasland. De stijging van CO ₂ de hoeveelheid waterdamp die door het bos wordt uitgestoten, zou verminderen, wat leidt tot een jaarlijkse daling van het neerslagvolume met 12%, terwijl totale ontbossing de regenval met 9% zou verminderen.

Deze schattingen worden gepresenteerd in een studie gepubliceerd in Biogeowetenschappen door wetenschappers verbonden aan het National Space Research Institute (INPE), de Universiteit van São Paulo (USP) en de Universiteit van Campinas (UNICAMP) in Brazilië, en met de Technische Universiteit van München (TUM) in Duitsland.

"CO ₂ is een basisinput voor fotosynthese, dus als het in de atmosfeer toeneemt, plantfysiologie wordt aangetast en dit kan een cascade-effect hebben op de overdracht van vocht van bomen naar de atmosfeer [transpiratie], de vorming van regen in de regio, bos biomassa, en verschillende andere processen, " zei David Montenegro Lapola, laatste auteur van het artikel.

Lapola is professor aan UNICAMP's Centre for Meteorological and Climate Research Applied to Agriculture (CEPAGRI) en hoofdonderzoeker van een project dat wordt gefinancierd via het FAPESP Research Program on Global Climate Change (RPGCC). De studie maakte ook deel uit van een thematisch project gefinancierd door FAPESP en ondersteund door een postdoctorale beurs toegekend aan de voorlaatste auteur.

De onderzoekers gingen onderzoeken hoe de fysiologische effecten van stijgende atmosferische CO ₂ op planten beïnvloeden het regenregime. Planten verdampen minder als toevoer van CO ₂ neemt toe, stoot minder vocht uit in de atmosfeer en genereert dus minder regen.

Normaal gesproken, echter, voorspellingen over de toename van atmosferische CO ₂ de fysiologische effecten niet loskoppelen van de effecten op de stralingsbalans in de atmosfeer. In het laatste geval, het gas voorkomt dat een deel van de gereflecteerde energie van de zon uit de atmosfeer ontsnapt, veroorzaakt het opwarmingsfenomeen dat bekend staat als het broeikaseffect.

Projecties gepresenteerd in het laatste rapport van het Intergouvernementeel Panel over klimaatverandering (IPCC), rekening houdend met veranderingen in de atmosferische stralingsbalans plus de fysiologische effecten op planten, had al een mogelijke vermindering tot 20% van de jaarlijkse regenval in de Amazone voorspeld en toonde aan dat een groot deel van de verandering in het neerslagregime in de regio zal worden gecontroleerd door de manier waarop het bos fysiologisch reageert op de toename van CO ₂ .

Voor het onlangs gepubliceerde onderzoek de onderzoekers voerden simulaties uit op de supercomputer van INPE's Centre for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC) in Cachoeira Paulista, staat São Paulo. Ze projecteerden scenario's waarin het atmosferische niveau van CO ₂ steeg met 50% en het bos werd volledig vervangen door grasland om erachter te komen hoe deze veranderingen de fysiologie van het bos beïnvloedden over een periode van 100 jaar.

"Tot onze verbazing alleen al het fysiologische effect op de bladeren van het bos zou een jaarlijkse daling van 12% van de hoeveelheid regen veroorzaken [252 millimeter minder per jaar], terwijl totale ontbossing zou leiden tot een daling van 9% [183 mm]. Deze aantallen zijn veel hoger dan de natuurlijke variatie in neerslag tussen het ene jaar en het volgende, dat is 5%, ' zei Lapola.

De bevindingen vestigen de aandacht op de noodzaak van lokale actie om ontbossing te verminderen in de negen landen die het Amazonebekken delen en wereldwijde actie om CO2 te verminderen ₂ emissies in de atmosfeer door fabrieken, voertuigen en energiecentrales, bijvoorbeeld.

Lapola is een van de coördinatoren van het AmazonFACE-experiment. De afkorting staat voor Free-Air Carbon dioxide Enrichment. Niet ver ten noorden van Manaus geïnstalleerd, het experiment zal het CO .-niveau verhogen ₂ over kleine stukken regenwoud en analyseer de resulterende veranderingen in de plantenfysiologie en de atmosfeer. Het experiment zou kunnen anticiperen op het klimaatveranderingsscenario dat voor deze eeuw is voorspeld.

Transpiratie in bos en weiland

De door de computersimulaties geprojecteerde scenario's lieten zien dat de afname van de regenval wordt veroorzaakt door een afname van ongeveer 20% van de bladtranspiratie. De redenen voor de verlaging zijn in elke situatie anders, echter.

Huidmondjes zijn microscopisch kleine portalen in plantenbladeren die de gasuitwisseling voor fotosynthese regelen. Ze openen zich om CO . af te vangen ₂ en tegelijkertijd waterdamp uitstoten. In het scenario met meer CO ₂ in de lucht, huidmondjes blijven minder lang open en stoten minder waterdamp uit, het verminderen van wolkenvorming en regenval.

Totale krimp van het bladoppervlak is een andere reden. Als het hele bos zou worden vervangen door grasland, leaf area would shrink 66%. This is because the forest contains several layers of superimposed leaves in trees, so that leaf area per square meter is up to six times what it is on the ground. als laatste, both rising levels of CO ₂ and deforestation also influence the wind and the movement of air masses, which play a key role in the precipitation regime.

"The forest canopy has a complex surface made up of the tops of tall trees, low trees, leaves and branches. This is called canopy surface roughness. The wind produces turbulence, with eddies and vortices that in turn produce the instability that gives rise to the convection responsible for heavy equatorial rainfall, " Lapola said. "Pasture has a smooth surface over which the wind always flows forward, and without forest doesn't produce vortices. The wind intensifies as a result, bearing away most of the precipitation westward, while much of eastern and central Amazonia, the Brazilian part, has less rain."

The decrease in transpiration caused by rising levels of CO ₂ leads to a temperature increase of up to two degrees because there are fewer water droplets to mitigate the heat. This factor triggers a cascade of phenomena that result in less rain owing to inhibition of so-called deep convection (very tall rain clouds heavy with water vapor).

"A next step would be to test other computational models and compare the results with our findings, " Lapola said. "Another important initiative would consist of more experiments like FACE, as only these can supply data to verify and refine modeling simulations like the ones we performed."