Gli scienziati ambientali del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno condotto una collaborazione internazionale per migliorare le osservazioni satellitari delle foreste tropicali.

Responsabile di quasi un terzo della fotosintesi terrestre mondiale, le foreste tropicali sono un bioma fondamentale per esaminare il cambiamento climatico e i suoi potenziali impatti sulla Terra.

"Se possiamo migliorare la nostra comprensione di quanta anidride carbonica (CO2) viene assorbita dalle regioni tropicali, possiamo migliorare le proiezioni climatiche future, " disse Jin Wu, uno scienziato presso il Dipartimento di Scienze Ambientali e Climatiche di Brookhaven.

Le immagini satellitari sono uno degli strumenti più comuni utilizzati dagli scienziati per osservare le foreste tropicali, ma l'efficacia del metodo è stata oggetto di dibattito. Alcuni ricercatori hanno sostenuto che i cambiamenti stagionali nel "verde" delle foreste tropicali, come hanno mostrato di recente i satelliti, potrebbe essere fuorviante. Ora, la collaborazione guidata da Brookhaven ha utilizzato osservazioni sul campo e modelli computazionali per aiutare a chiarire la controversia. I loro risultati, pubblicato il 9 febbraio in Nuovo Fitologo , ha anche fatto luce sui processi biologici che hanno cambiato la comprensione degli scienziati della stagionalità nelle foreste tropicali.

Concentrandosi sul baldacchino

I satelliti si allargano, ampie immagini della superficie terrestre per rappresentare il bioma tropicale globale. Catturato regolarmente, queste immagini satellitari consentono agli scienziati di osservare i cambiamenti nelle cime degli alberi durante tutto l'anno. I cambiamenti nel verde delle tettoie possono indicare quanta luce, e quindi, quanta CO2—gli alberi stanno assorbendo. Ancora, perché questi satelliti prendono immagini così lontano dalle cime degli alberi e raccolgono dati su vaste aree di foreste, la risoluzione è troppo bassa per identificare il motivo per cui si verificano questi cambiamenti.

"Un pixel in un'immagine satellitare copre quasi un chilometro quadrato di foresta. È enorme, " disse Wu, che ha condotto lo studio. "Così, all'interno di questa enorme impronta, non possiamo dire che tipo di processi biologici stanno avvenendo. Ecco perché abbiamo integrato i dati basati sul campo con i modelli computazionali, che tracciano le interazioni tra luce e foglie all'interno di una volta forestale, per far avanzare la nostra comprensione di ciò che sta accadendo in queste immagini satellitari".

Con l'aiuto di tree climber professionisti, gli scienziati hanno raccolto dati sul campo su tre fattori che influenzano il verde della chioma:la quantità di foglie presenti, l'età delle foglie, e se gli alberi erano decidui (perdono le foglie ogni anno) o sempreverdi (mantengono le foglie per più di un anno). Globale, hanno scoperto che le loro osservazioni sul campo corrispondevano strettamente alle immagini satellitari, confermando la precisione dei satelliti. Inoltre, hanno quantificato l'influenza di ciascuno di questi tre fattori sul verde della chioma.

"Negli studi precedenti, gli scienziati hanno sempre ipotizzato che le foglie siano visualizzate in modo omogeneo all'interno del paesaggio forestale, ma abbiamo scoperto che questo non è vero, " Wu ha detto. "Anche in una foresta pluviale tropicale, troviamo che alberi decidui e sempreverdi possono coesistere. Lo stesso vale per le foreste stagionalmente secche. Inoltre, il tempo di caduta delle foglie varia tra i diversi alberi decidui, creando una grande eterogeneità nella visualizzazione delle foglie nello spazio e nel tempo."

Anche la crescita delle singole foglie è unica per ogni albero.

"Le foglie in realtà si comportano in modo simile agli umani, " Wu ha detto. "Quando invecchiamo, il nostro tasso metabolico cambierà, e lo stesso vale per le foglie. Quando sono le foglie del bambino, i loro tassi di fotosintesi sono davvero bassi, e ciò significa che possono assorbire solo piccole quantità di CO2 dalla nostra atmosfera. Quando diventano maturi, possono assorbire molta CO2 dall'atmosfera. E quando diventano vecchi, assorbono di nuovo meno CO2. È una risposta convessa".

Ciò significa che la stagionalità delle foreste tropicali è molto più complessa di quanto gli scienziati credessero in precedenza. Negli studi futuri, gli scienziati dovranno considerare il ruolo dell'eterogeneità fogliare nelle osservazioni satellitari per analizzare con precisione l'impatto del clima sulle foreste tropicali.

Per continuare a studiare come la diversa ecologia delle foreste tropicali si collega al cambiamento climatico, Wu e i suoi colleghi di Brookhaven hanno installato una rete di telecamere in più siti ai tropici. Ogni giorno, queste telecamere catturano automaticamente le immagini del baldacchino a diverse altezze, consentendo al team di Brookhaven di condurre osservazioni ad alta risoluzione delle foreste tropicali. Le telecamere funzioneranno per più di due anni e cattureranno due cicli annuali di cambiamenti ambientali.

"I dati di queste telecamere ci consentiranno di vedere direttamente quando crescono nuove foglie o le foglie vecchie cadono da ogni albero durante il ciclo annuale, " Wu ha detto. "Ora, abbiamo informazioni a livello di foglia dalle nostre misurazioni sul campo più i dati basati sulla fotocamera per continuare a migliorare la nostra interpretazione delle osservazioni satellitari e dei modelli climatici per proiettare meglio il clima futuro".