Più piante e stagioni di crescita più lunghe alle latitudini settentrionali hanno convertito parti dell'Alaska, Canada e Siberia a sfumature di verde più profonde. Alcuni studi traducono questo inverdimento dell'Artico in un maggiore assorbimento globale di carbonio. Ma una nuova ricerca mostra che mentre il clima della Terra sta cambiando, l'aumento dell'assorbimento di carbonio da parte delle piante nell'Artico è compensato da un corrispondente declino nei tropici.

"Questo è un nuovo sguardo su dove possiamo aspettarci che l'assorbimento del carbonio vada in futuro, " ha affermato lo scienziato Rolf Reichle del Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland.

Reichle è uno degli autori di uno studio, pubblicato il 17 dicembre in I progressi dell'AGU , che combina osservazioni satellitari di oltre 35 anni dall'Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) della National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) con modelli di computer, compresi i dati sulla limitazione dell'acqua dall'analisi retrospettiva dell'era moderna della NASA per la ricerca e le applicazioni, Versione 2 (MERRA-2).

Insieme, questi forniscono una stima più accurata della "produttività primaria" globale, una misura di come le piante convertono l'anidride carbonica e la luce solare in energia e ossigeno tramite la fotosintesi, per il periodo compreso tra il 1982 e il 2016.

Guadagni artici e perdite tropicali

La produttività delle piante nel gelido paesaggio artico è limitata dai lunghi periodi di freddo. Poiché le temperature sono calde, le piante in queste regioni sono state in grado di crescere più densamente ed estendere la loro stagione di crescita, portando ad un aumento complessivo dell'attività fotosintetica, e successivamente un maggiore assorbimento di carbonio nella regione nell'arco di 35 anni.

Però, l'accumulo di concentrazioni di carbonio atmosferico ha avuto molti altri effetti di increspatura. In particolare, poiché il carbonio è aumentato, le temperature globali sono aumentate, e l'atmosfera ai tropici (dove la produttività delle piante è limitata dalla disponibilità di acqua) è diventata più secca. I recenti aumenti della siccità e della mortalità degli alberi nella foresta pluviale amazzonica ne sono un esempio, e la produttività e l'assorbimento di carbonio sulla terra vicino all'equatore sono diminuiti nello stesso periodo di tempo in cui si è verificato l'inverdimento dell'Artico, annullando qualsiasi effetto netto sulla produttività globale.

Aggiunta di satelliti ai modelli di produttività

Stime precedenti del modello suggerivano che la crescente produttività delle piante nell'Artico potrebbe compensare parzialmente le attività umane che rilasciano carbonio atmosferico, come la combustione di combustibili fossili. Ma queste stime si basavano su modelli che calcolano la produttività degli impianti basandosi sul presupposto che fotosintetizzino (convertono carbonio e luce) a un determinato tasso di efficienza.

In realtà, molti fattori possono influenzare la produttività delle piante. L'inclusione di registrazioni satellitari come quelle di AVHRR fornisce agli scienziati misurazioni coerenti della copertura vegetale fotosintetica globale, e può aiutare a tenere conto di eventi variabili come epidemie di parassiti e deforestazione che i modelli precedenti non catturano. Questi possono avere un impatto sulla copertura vegetale globale e sulla produttività.

"Ci sono stati altri studi che si sono concentrati sulla produttività degli impianti su scala globale, ", ha affermato Nima Madani del Jet Propulsion Laboratory della NASA, (JPL) Pasadena, California, e autore principale dello studio, che comprende anche scienziati dell'Università del Montana. "Ma abbiamo utilizzato un modello di telerilevamento migliorato per avere una visione migliore dei cambiamenti nella produttività dell'ecosistema". Questo modello utilizza un algoritmo di efficienza dell'uso della luce avanzato, che combina le osservazioni di più satelliti sulla copertura vegetale fotosintetica e variabili come la meteorologia di superficie.

"Le osservazioni satellitari sono fondamentali soprattutto nelle regioni in cui le nostre osservazioni sul campo sono limitate, e questa è la bellezza dei satelliti, "Ha detto Madani. "Ecco perché stiamo cercando di utilizzare i dati del telerilevamento satellitare il più possibile nel nostro lavoro".

È stato solo di recente che le registrazioni satellitari hanno iniziato a mostrare queste tendenze emergenti nello spostamento della produttività. Secondo Reichle, "La modellazione e le osservazioni insieme, ciò che chiamiamo assimilazione dei dati, è ciò che è veramente necessario." Le osservazioni satellitari addestrano i modelli, mentre i modelli possono aiutare a rappresentare le connessioni del sistema terrestre come le tendenze di produttività opposte osservate nell'Artico e ai tropici.

Il marrone è il nuovo verde

I dati satellitari hanno anche rivelato che i limiti idrici e il calo della produttività non sono confinati ai tropici. Recent observations show that the Arctic's greening trend is weakening, with some regions already experiencing browning.

"I don't expect that we have to wait another 35 years to see water limitations becoming a factor in the Arctic as well, " said Reichle. We can expect that the increasing air temperatures will reduce the carbon uptake capacity in the Arctic and boreal biomes in the future. Madani says Arctic boreal zones in the high latitudes that once contained ecosystems constrained by temperature are now evolving into zones limited by water availability like the tropics.

These ongoing shifts in productivity patterns across the globe could affect numerous plants and animals, altering entire ecosystems. That can impact food sources and habitats for various species, including endangered wildlife, and human populations.

The data produced from this study are publicly accessible at:doi.org/10.3334/ORNLDAAC/1789