Negli ultimi decenni, gli scienziati hanno notato un'impennata nella crescita delle piante artiche come sintomo del cambiamento climatico. Ma senza osservazioni che mostrino esattamente quando e dove la vegetazione è fiorita mentre le aree più fredde del mondo si riscaldano, è difficile prevedere come la vegetazione risponderà al riscaldamento futuro. Ora, i ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dell'UC Berkeley hanno sviluppato un nuovo approccio che potrebbe dipingere un quadro più accurato della vegetazione artica e del recente passato e futuro del nostro clima.

In uno studio pubblicato online il 20 agosto in Cambiamenti climatici naturali , i ricercatori hanno utilizzato immagini satellitari scattate negli ultimi 30 anni per tracciare - fino a un pixel che rappresenta circa 25 miglia quadrate - il flusso e riflusso della crescita delle piante nelle aree fredde dell'emisfero settentrionale, come l'Alaska, la regione artica del Canada, e l'altopiano tibetano.

I dati satellitari storici di 30 anni utilizzati nello studio sono stati raccolti dall'Advanced Very High Resolution Radiometer della National Oceanic and Atmospheric Administration. I dati sono stati elaborati dalla Boston University, ed è ospitato su NEX, l'archivio dati della NASA Earth Exchange.

All'inizio, i dati satellitari hanno mostrato ciò che si aspettavano:che con il riscaldamento dei climi artici, crescita di alberi e piante è aumentata. Dopo aver confrontato queste osservazioni con i modelli climatici all'avanguardia sviluppati per il CMIP5 – la fase 5 del progetto di intercomparazione dei modelli accoppiati – ciò che hanno scoperto in seguito li ha sorpresi.

La loro analisi dei dati ha rivelato che il 16% della terra con vegetazione della Terra, dove la crescita delle piante era limitata dalle temperature fredde tre decenni fa, non è più prevalentemente limitata dalla temperatura oggi, un risultato che non è stato riprodotto dai modelli CMIP5 testati. "I nostri risultati suggeriscono che le previsioni del CMIP5 potrebbero aver sottostimato significativamente i cambiamenti nell'ecosistema artico, e i modelli climatici dovranno essere migliorati per comprendere e prevedere meglio il futuro dell'Artico, " ha detto il primo autore Trevor Keenan, uno scienziato della facoltà nell'area di scienze della terra e dell'ambiente del Berkeley Lab e un assistente professore nel dipartimento di scienze ambientali della UC Berkeley, Politica, e Gestione.

Keenan e Riley hanno utilizzato i dati satellitari per costruire un nuovo punto di riferimento osservativo che quantifica la crescente distesa di terra vegetata nell'emisfero settentrionale. Hanno anche stimato i cambiamenti nella proporzione della superficie terrestre in cui la crescita delle piante non sarà più limitata dalle basse temperature nel 21° secolo. Keenan e Riley prevedono che entro l'anno 2100, solo il 20 per cento della terra vegetata nell'emisfero settentrionale sarà ancora limitato dalle condizioni di freddo che esistono da secoli; il restante 80 percento non sperimenterà più temperature sufficientemente fredde, e con primavere precedenti, le piante cresceranno prima, in luoghi inaspettati e in misura inaspettata.

"Anche se l'inverdimento potrebbe sembrare una buona notizia in quanto significa più assorbimento di carbonio e produzione di biomassa, rappresenta una grave perturbazione del delicato equilibrio negli ecosistemi freddi, " ha detto Keenan. "Le temperature si scalderanno sufficientemente in modo che nuove specie di alberi possano entrare e competere con la vegetazione che in precedenza aveva dominato il paesaggio. Questo cambiamento nella vegetazione influenzerebbe anche gli insetti e gli animali che si affidavano alla vegetazione autoctona per il cibo".

Gli scienziati che collaborano attraverso il Programma mondiale di ricerca sul clima hanno sviluppato i modelli CMIP5 per aiutare i ricercatori di tutto il mondo a comprendere meglio la relazione tra le emissioni di carbonio e il riscaldamento globale, tra gli altri obiettivi. Anche i consorzi internazionali come l'IPCC (International Panel on Climate Change) hanno utilizzato le proiezioni CMIP5 per informare le decisioni politiche. Keenan ha affermato che mentre i modelli CMIP5 hanno fornito ai ricercatori un'ampia panoramica del problema, non sempre rappresentano accuratamente i ruoli importanti che le piante svolgono nel riflettere la luce nell'atmosfera, rimandando l'acqua nell'atmosfera, e assorbendo anidride carbonica.

"Nessuno ha mai guardato i sistemi ad alta latitudine da questa angolazione prima perché sono molto complessi, ma sono importanti in quanto controllano più feedback al sistema Terra, " ha detto il co-autore William Riley, uno scienziato senior nell'area di scienze della terra e dell'ambiente del Berkeley Lab.

Ora che Keenan e Riley hanno stabilito un approccio standard per valutare i modelli climatici, hanno in programma di esplorare come possono utilizzare tecniche statistiche più avanzate, come l'apprendimento automatico, quantificare le proprietà della sostanza organica del suolo, anidride carbonica atmosferica, incendi boschivi, e temperatura, influenzerà il clima nel 21° secolo.