Un nuovo studio fornisce la prima prova osservativa che la foresta pluviale amazzonica meridionale innesca la propria stagione delle piogge utilizzando il vapore acqueo delle foglie delle piante. La scoperta aiuta a spiegare perché la deforestazione in questa regione è collegata alla riduzione delle precipitazioni.

Lo studio ha analizzato i dati sul vapore acqueo dello spettrometro di emissione troposferica (TES) della NASA sul satellite Aura, insieme ad altre misurazioni satellitari, per dimostrare che alla fine della stagione secca, le nuvole che si accumulano sull'Amazzonia meridionale sono formate dall'acqua che sale dalla foresta stessa. La ricerca è pubblicata sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze ( PNAS ).

È stato un mistero il motivo per cui la stagione delle piogge inizia quando lo fa nell'Amazzonia a sud dell'equatore. Nella maggior parte delle regioni tropicali, due fattori controllano i tempi della stagione delle piogge:i venti monsonici (un cambio di direzione stagionale nei venti prevalenti) e la zona di convergenza intertropicale (ITCZ), una cintura di alisei convergenti attorno all'equatore che si sposta a nord oa sud con le stagioni. L'Amazzonia meridionale sperimenta entrambi. Ma non si verificano fino a dicembre o gennaio, mentre la stagione delle piogge inizia attualmente a metà ottobre, due o tre mesi prima. Quindi cosa scatena l'aumento delle precipitazioni?

Scienziato Rong Fu dell'UCLA, un leader dei nuovi sforzi di ricerca, ha pubblicato un articolo nel 2004 suggerendo che la causa potrebbe essere l'aumento dell'evaporazione dell'acqua dalle foglie, un processo noto come traspirazione. "Non avevamo prove concrete, " ha detto. "Abbiamo ipotizzato che l'umidità provenisse dalla vegetazione perché le misurazioni satellitari hanno mostrato che la vegetazione è diventata più verde alla fine della stagione secca".

Le piante più verdi sono un probabile indicatore di un aumento della crescita e della traspirazione delle piante, ma non definitivo. Anche, le misurazioni del colore non possono mostrare quanto vapore acqueo si sta spostando dalle piante all'atmosfera o se sta salendo abbastanza in alto nell'atmosfera da creare nuvole e pioggia. Quindi la speculazione è rimasta solo quella, fino ad ora.

John Worden del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California, sviluppato una tecnica di analisi dei dati per TES che ha permesso a Fu, studio primo autore Jonathon Wright (Tsinghua University, Pechino) e colleghi per individuare la fonte di umidità. La tecnica distingue tra idrogeno e il suo isotopo più pesante deuterio, che si combina con l'ossigeno per produrre acqua pesante. Gli isotopi più leggeri evaporano più facilmente degli isotopi più pesanti. Ciò significa che il vapore acqueo evaporato nell'atmosfera ha meno deuterio dell'acqua liquida. Per esempio, Il vapore acqueo che è evaporato dall'oceano ha meno deuterio dell'acqua che è ancora nell'oceano.

Acqua traspirata dalle piante, d'altra parte, ha la stessa quantità di deuterio dell'acqua che è ancora nel terreno:la pianta aspira l'acqua dal terreno come una cannuccia, non importa quale isotopo contenga l'acqua. Ciò significa che il vapore acqueo traspirato dalle piante ha più deuterio del vapore acqueo evaporato dall'oceano.

Questa differenza è la chiave che ha permesso agli scienziati di svelare il mistero della stagione delle piogge. I due isotopi hanno "firme" spettrali differenti che possono essere misurate dallo spazio dallo strumento TES. Le misurazioni hanno mostrato che, durante il passaggio dalla stagione secca a quella umida, l'acqua traspirata diventa una fonte di umidità significativa per l'atmosfera, e in particolare per la media troposfera, dove il vapore acqueo in aumento fornisce il carburante necessario per iniziare la stagione delle piogge.

"Ciò che abbiamo mostrato è che durante la stagione secca l'acqua della vegetazione viene pompata nella media troposfera dove può trasformarsi in pioggia, "disse Worden, coautore del nuovo articolo.

La scoperta solleva un'altra domanda:perché le piante iniziano a crescere e a traspirare di più durante la stagione secca, prima che aumenti la pioggia? Questo è ancora oggetto di ricerca, Fu detto. "Questo potrebbe essere il modo in cui le foreste ottimizzano la loro crescita. Nella tarda stagione secca, le piante prendono ancora il sole, e potrebbero anticipare la prossima stagione delle piogge perché sono adattati alla stagionalità della pioggia".

Quella stagionalità è cambiata negli ultimi decenni, però. La stagione delle piogge nell'Amazzonia meridionale ora inizia quasi un mese dopo rispetto agli anni '70. Ci sono prove che se la stagione secca dell'Amazzonia diventa più lunga di cinque o sette mesi, la foresta non riceverà più ogni anno abbastanza pioggia per mantenere in vita gli alberi, e la regione passerà dalla foresta alle pianure erbose. Su una grande frazione dell'Amazzonia meridionale, la stagione secca è ora in media solo poche settimane più breve di questa soglia transitoria. Ci sono già stati alcuni danni irreversibili alla foresta. La perdita di un importante ecosistema forestale amazzonico potrebbe aumentare la siccità brasiliana e potenzialmente interrompere i modelli di pioggia fino al Texas.

Le ragioni dell'inizio ritardato della stagione delle piogge non sono completamente comprese, ma il nuovo studio aggiunge prove all'idea che la deforestazione stia giocando un ruolo. Ridurre gli alberi disponibili per produrre umidità ridurrebbe naturalmente la capacità di formazione delle nuvole della foresta. Se la deforestazione ha rallentato l'aumento della traspirazione al punto da non poter più innescare una stagione delle piogge, le piogge non sarebbero iniziate fino all'arrivo dell'ITCZ alla fine dell'anno.

La scoperta evidenzia quanto sia strettamente connesso l'ecosistema della foresta pluviale con il clima, Fu detto. "Il destino della foresta pluviale amazzonica meridionale dipende dalla durata della stagione secca, ma la durata della stagione secca dipende anche dalla foresta pluviale".