De bevinding komt voort uit een poging om in kaart te brengen waar de vegetatie koolstofdioxide uit de atmosfeer uitstoot en opneemt.

De bomen en planten van de aarde halen enorme hoeveelheden koolstofdioxide uit de atmosfeer tijdens fotosynthese, het opnemen van een deel van die koolstof in structuren zoals hout. Gebieden die meer koolstof opnemen dan ze uitstoten, worden koolstofputten genoemd. Maar planten kunnen het broeikasgas ook uitstoten tijdens processen als ademhaling, wanneer dode planten vergaan, of tijdens verbranding in geval van brand. Onderzoekers zijn vooral geïnteresseerd in de vraag of - en hoe - planten op de schaal van een ecosysteem zoals een bos fungeren als bronnen of putten in een steeds warmer wordende wereld.

Een recent onderzoek onder leiding van wetenschappers van het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Zuid-Californië heeft vastgesteld of begroeide gebieden zoals bossen en savannes over de hele wereld van 2000 tot 2019 elk jaar koolstofbronnen of -putten waren. Uit het onderzoek bleek dat in de loop van die twee decennia, levende houtige planten waren verantwoordelijk voor meer dan 80% van de bronnen en putten op het land, met aarde, bladafval, en rottend organisch materiaal waaruit de rest bestaat. Maar ze zagen ook dat vegetatie een veel kleinere fractie van de koolstof vasthield dan de wetenschappers aanvankelijk dachten.

In aanvulling, de onderzoekers ontdekten dat de totale hoeveelheid uitgestoten en geabsorbeerde koolstof in de tropen vier keer groter was dan in gematigde streken en boreale gebieden (de meest noordelijke bossen) samen, maar dat het vermogen van tropische bossen om enorme hoeveelheden koolstof op te nemen de afgelopen jaren is afgenomen. De afname van dit vermogen is te wijten aan grootschalige ontbossing, habitatdegradatie, en de gevolgen van klimaatverandering, zoals frequentere droogtes en branden. In feite, de studie, gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , toonde aan dat 90% van de koolstof die bossen over de hele wereld uit de atmosfeer opnemen, wordt gecompenseerd door de hoeveelheid koolstof die vrijkomt door verstoringen als ontbossing en droogte.

De wetenschappers hebben kaarten gemaakt van koolstofbronnen en -putten van veranderingen in landgebruik, zoals ontbossing, habitatdegradatie, en bosaanplant, evenals bosgroei. Ze deden dit door gegevens te analyseren over wereldwijde vegetatie verzameld uit de ruimte met behulp van instrumenten zoals NASA's Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) aan boord van ICESat en de Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) van het bureau aan boord van de Terra- en Aqua-satellieten, respectievelijk. De analyse maakte gebruik van een machine learning-algoritme dat de onderzoekers eerst trainden met behulp van vegetatiegegevens die op de grond en in de lucht waren verzameld met behulp van laserscaninstrumenten.

Inventarisatie

"Veel onderzoek dat eerder is gedaan, is niet ruimtelijk expliciet geweest - we hebben geen kaart gehad van waar koolstoffluxen plaatsvonden, " zei Nancy Harris, onderzoeksdirecteur van het bosprogramma van het World Resources Institute in Washington en een van de auteurs van de studie.

Andere manieren om te schatten hoeveel koolstof er wordt uitgewisseld tussen begroeide gebieden en de atmosfeer, zijn onder meer kijken naar het aantal planten of bossen in een bepaalde regio en het bestuderen van veranderingen in landgebruik, door die informatie te combineren met schattingen van de koolstofemissie. Maar die methoden hebben ruimtelijke of temporele beperkingen die de auteurs van het onderzoek probeerden aan te pakken met hun methode voor machinaal leren.

Weten waar planten koolstof opnemen en uitstoten, is belangrijk om te monitoren hoe bossen en andere begroeide gebieden reageren op een veranderend klimaat. "De Amazone werd beschouwd als een aanzienlijke koolstofput vanwege grote stukken ongerepte bossen die koolstofdioxide opnemen, " zei Sassan Saatchi, hoofdwetenschapper bij JPL en de hoofdonderzoeker van de studie. "Echter, onze resultaten laten zien dat over het algemeen, het Amazonebekken wordt qua koolstofbalans bijna neutraal omdat ontbossing, degradatie, en de gevolgen van opwarming, frequente droogte, en branden in de afgelopen twee decennia geven koolstofdioxide vrij in de atmosfeer."

Saatchi en zijn collega's ontwikkelden hun analyse zodat het gemakkelijker is om veranderingen in begroeide gebieden te volgen op basis van gegevens die zowel op de grond als op afstand zijn verzameld. "Onze aanpak is ontworpen om ervoor te zorgen dat we het wereldwijde koolstofbudget elk jaar systematisch in evenwicht kunnen brengen, en dat landen de resultaten en methodologie voor koolstofbeheer en hun eigen rapportagebehoeften kunnen gebruiken, " hij zei.

Deze budgetanalyse hielp de onderzoekers om de dynamiek van de manier waarop bossen en andere begroeide gebieden over de hele wereld de koolstof opsloegen die ze uit de atmosfeer opnemen, beter te begrijpen. "Veel eerdere studies hebben aangetoond dat vegetatie over de hele wereld veel atmosferische koolstofdioxide absorbeert, " zei hoofdauteur Alan Xu, een koolstofonderzoeker bij JPL en UCLA. "Het wekt de indruk dat wereldwijde bossen overal groeien en groter worden, maar dat is niet het geval."

Missende stukjes

Deze studie helpt het beeld te vullen van waar en hoe bomen en planten koolstof opnemen of uitstoten, maar er is meer werk aan de winkel. De op satellieten gebaseerde koolstofkaarten in deze studie besloegen ongeveer 100 vierkante kilometer per keer, maar ze konden niet noodzakelijk veranderingen op kleinere schaal oppikken. En er was wat informatie over hoe bossen koolstof opsloegen en uitstoten binnen die kaarten die niet noodzakelijkerwijs werd verantwoord in de source-sink-berekeningen van de onderzoekers. Sommige van deze informatielacunes moeten worden verholpen door koolstofkaarten met een hogere resolutie die worden geleverd door nieuwere satellieten die zich al in een baan om de aarde bevinden. evenals aankomende missies zoals de NISAR van de NASA-Indian Space Research Organization.

Het is belangrijk om te begrijpen hoe regio's over de hele wereld koolstofdioxide absorberen en uitstoten, zei Harris. "Als we deze patronen niet goed krijgen, we missen misschien enkele van deze ecosystemen en hoe ze de koolstofcyclus beïnvloeden." Maar ze wordt aangemoedigd door de enorme hoeveelheid gegevens die beschikbaar komt voor klimaatwetenschappers over hoe het broeikasgas zich verplaatst tussen de atmosfeer en de bossen van de aarde, grasland, en andere begroeide gebieden.

Saatchi heeft goede hoop dat een meer systematische en consistente aanpak om bij te houden welke delen van de wereld als koolstofbronnen of -putten fungeren, een betere monitoring tussen regio's en landen mogelijk zal maken. "Het zou landen over de hele wereld in staat kunnen stellen de gegevens te gebruiken als leidraad voor het nakomen van hun nationale verplichtingen aan het klimaatakkoord van Parijs."