Le misurazioni aeree effettuate nell'ambito dell'esperimento Green Ocean Amazon (GOAmazon) mostrano che la foresta pluviale amazzonica emette almeno tre volte più isoprene di quanto gli scienziati avessero pensato in precedenza. I risultati della ricerca sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

Secondo Paulo Artaxo dell'Istituto di Fisica dell'Università di San Paolo (IF-USP) in Brasile e coautore dello studio, l'isoprene è uno dei principali precursori dell'ozono in Amazzonia, e influenza indirettamente l'equilibrio dei gas serra nell'atmosfera.

"La scoperta spiega una serie di enigmi, come l'elevata concentrazione di ozono riscontrata sottovento a Manaus che non poteva essere dovuta all'azione antropica, " disse Artasso, ricercatore principale per il progetto tematico finanziato dalla FAPESP "GOAmazon:interazioni del pennacchio urbano di Manaus con emissioni di foreste biogeniche in Amazzonia".

Lanciato nel 2014, GOAmazon sta studiando gli effetti dell'inquinamento urbano di Manaus sulla formazione delle nuvole in Amazzonia, tra gli altri fenomeni. Il progetto mira inoltre ad ampliare la conoscenza dei processi di formazione della pioggia e delle dinamiche di interazione tra la biosfera amazzonica e l'atmosfera. Gli scienziati prevedono di utilizzare i risultati per stimare i futuri cambiamenti nel bilancio radioattivo della regione, distribuzione dell'energia e clima, così come l'impatto di tutti questi fattori sul cambiamento climatico globale.

Le stime precedenti si basavano su misurazioni effettuate utilizzando satelliti o torri forestali fino a 60 m di altezza. Durante la campagna scientifica GOAmazon, però, è stato possibile raccogliere nuovi dati utilizzando il Grumman Gulfstream 1, un aereo da ricerca in grado di volare a 6, 000 metri, o quasi 20, 000 piedi, e di proprietà del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) negli Stati Uniti.

Le misurazioni aeree sono state effettuate nel 2014 e nel 2015 sia durante la stagione delle piogge che in quella secca; le misurazioni sono state successivamente confrontate con i dati raccolti a livello del suolo. "Con misurazioni prese alle 4, 000 metri, è stato possibile calcolare l'emissione media per un'area molto più ampia di quelle considerate nella ricerca precedente, " disse Artaxo. "Di conseguenza, abbiamo potuto vedere che le emissioni biogeniche naturali sono molto maggiori di quanto supponessimo".

I ricercatori hanno fatto un'altra scoperta che considerano sorprendente:le emissioni di isoprene variano notevolmente con l'elevazione del terreno e aumentano a quote più elevate. Ad un'altitudine del terreno di 30 metri, Per esempio, il flusso di emissione di isoprene era di 6 milligrammi per metro quadrato all'ora (mg/m2/h), mentre ad un'altitudine di 100 metri, era di circa 14 mg/m2/h.

"La regione amazzonica brasiliana è per lo più a bassa quota. Nelle aree sorvolate dall'aereo di ricerca, c'erano piccole ondulazioni del terreno, e abbiamo potuto osservare un aumento significativo delle emissioni nelle zone più alte, " ha detto Artaxo. I ricercatori non sono ancora sicuri di poter spiegare completamente questa variazione nelle emissioni, che osservarono sia durante la stagione umida che in quella secca. Il loro articolo propone due ipotesi che dovranno essere testate in esperimenti futuri.

Una delle possibilità è che le specie vegetali nelle zone basse, che sono spesso impregnati d'acqua, sono diversi da quelli che si trovano ad altitudini più elevate; i livelli di emissione di isoprene possono variare a seconda delle specie vegetali predominanti. L'altra ipotesi è che a quote più elevate, le piante rilasciano più isoprene in risposta allo stress idrico (perché c'è meno acqua a quote più elevate).

"Anche se piove molto in Amazzonia, studi hanno dimostrato che in alcune aree, la falda freatica scende ben al di sotto della superficie nella stagione secca. Ci sono piante con radici molto profonde, in grado di raccogliere acqua da 10 a 20 metri sottoterra, " ha detto Artaxo. L'isoprene è uno dei composti organici volatili (COV) emessi naturalmente dalla vegetazione in Amazzonia. Insieme ad altri COV, è una fonte di aerosol organici secondari che formano nuclei di condensazione delle nubi e che aiutano a regolare il ciclo idrologico della regione.

La decomposizione dell'isoprene nell'atmosfera dà origine a sottoprodotti, come i radicali idrossilici (OH). A determinate condizioni, questa molecola reagisce con l'ossigeno atmosferico (O2) per formare ozono (O3), uno dei gas responsabili dell'effetto serra. Alte concentrazioni di ozono possono irritare gli stomi delle piante, i pori utilizzati nello scambio di gas e nella traspirazione. L'irritazione degli stomi ostacola la fotosintesi e l'assimilazione del carbonio da parte delle piante.

"Per di più, i radicali idrossilici controllano l'ossidazione atmosferica del metano, un altro importante gas serra, " disse Artaxo. "A seconda della situazione, questi radicali OH possono prolungare o accorciare l'emivita del metano, con implicazioni per l'equilibrio dei gas serra".

Secondo Artasso, la foresta amazzonica era già considerata la più grande fonte mondiale di isoprene anche prima di queste nuove scoperte. "Questi risultati rafforzano l'importanza di questo ecosistema per la regolazione della chimica atmosferica tropicale del pianeta, " disse. "Ora, dobbiamo includere i risultati nei modelli climatici globali per vedere esattamente quale effetto hanno questi nuovi valori per le emissioni di isoprene sul clima".