Sedici anni di dati di telerilevamento rivelano che nei più grandi laghi d'acqua dolce della Terra, il cambiamento climatico influenza le tendenze di fissazione del carbonio.

La ricerca finanziata dalla NASA sugli 11 più grandi laghi d'acqua dolce del mondo ha abbinato osservazioni sul campo e da satellite per fornire una nuova comprensione di come grandi masse d'acqua fissano il carbonio, così come come interagiscono un clima che cambia e i laghi.

Gli scienziati del Michigan Tech Research Institute (MTRI) hanno studiato i cinque Grandi Laghi Laurenziani al confine con gli Stati Uniti e il Canada; i tre Grandi Laghi africani, Tanganica, Vittoria e Malawi; Lago Baikal in Russia; e i laghi Great Bear e Great Slave in Canada.

Questi 11 laghi contengono più del 50% dell'acqua dolce superficiale su cui fanno affidamento milioni di persone e innumerevoli altre creature, sottolineando l'importanza di comprendere come vengono alterati dal cambiamento climatico e da altri fattori.

I due laghi canadesi e il lago Tanganica hanno visto i maggiori cambiamenti nella produttività primaria:la crescita delle alghe in un corpo idrico. Le fluttuazioni della produttività indicano grandi cambiamenti negli ecosistemi lacustri.

"La base della catena alimentare in questi laghi è la produttività delle alghe. Questi laghi sono di dimensioni oceaniche, e stanno collaborando con il fitoplancton, piccole alghe, ", ha affermato il coautore Gary Fahnenstiel, un membro dell'MTRI e ricercatore senior recentemente in pensione per il Great Lakes Environmental Research Laboratory della NOAA. "Abbiamo misurato il tasso di fissazione del carbonio, che è la velocità con cui le alghe fotosintetizzano in questi laghi. Al variare di tale tasso, sia in aumento che in diminuzione, significa che tutto il lago sta cambiando, che ha ramificazioni lungo tutta la catena alimentare, dallo zooplancton al pesce".

Molti fattori influenzano questi laghi. Cambiamento climatico, l'aumento dei nutrienti (eutrofizzazione) e delle specie invasive si combinano per causare un cambiamento a livello di sistema, rendendo difficile individuare cause specifiche, in particolare da terra con limitate osservazioni in loco.

Contare il fitoplancton con il colore

Ma le immagini satellitari hanno reso più facile l'ordinamento attraverso il rumore e forniscono approfondimenti nel tempo e nello spazio. Michael Sayers, Ricercatore MTRI e autore principale dello studio, utilizza il telerilevamento del colore dell'oceano, facendo inferenze sul tipo e la quantità di fitoplancton in base al colore dell'acqua, per tracciare le dinamiche del fitoplancton d'acqua dolce.

"Ci siamo affidati alle risorse della NASA:il satellite MODIS, che vola dal 2002, a cui applichiamo l'algoritmo e il modello che sviluppiamo da un decennio a MTRI, " ha detto Sayers. "Quando iniziamo a contare i numeri di pixel come osservazioni a livello globale per 11 laghi per 16 anni, è davvero notevole." I pixel osservati per lago sono "in milioni, " Ha aggiunto.

Uno degli aspetti più notevoli dei risultati è la velocità con cui si sono verificati i cambiamenti in questi laghi d'acqua dolce, una quantità notevole in meno di 20 anni. La ricerca contribuisce all'obiettivo del Carbon Monitoring System della NASA di determinare quanto i laghi d'acqua dolce contribuiscono al ciclo globale del carbonio.

"Tre dei più grandi laghi del mondo stanno mostrando grandi cambiamenti legati al cambiamento climatico, con una variazione del 20-25% della produttività biologica complessiva negli ultimi 16 anni, "Ha detto Fahnenstiel.

Più che alghe

Nei 16 anni di dati, I laghi Great Bear e Great Slave nel Canada settentrionale hanno visto i maggiori aumenti di produttività, mentre il lago Tanganica nell'Africa sudorientale ha visto diminuzioni. Le tendenze sono legate all'aumento della temperatura dell'acqua, così come la radiazione solare e una riduzione della velocità del vento.

Sayers ha detto che guardando alla produttività, abbondanza di alghe, limpidezza dell'acqua, temperatura dell'acqua, la radiazione solare e la velocità del vento nei laghi d'acqua dolce forniscono un quadro più ricco dell'ecosistema complessivo.

"La temperatura e la radiazione solare sono fattori del cambiamento climatico, " Sayers ha detto. "I cambiamenti di clorofilla e trasparenza dell'acqua non sono necessariamente causati dal cambiamento climatico, ma potrebbe essere causato da eutrofizzazione o specie invasive, come le cozze quagga."

I ricercatori hanno utilizzato le misurazioni del lago eseguite dalla flotta di navi di ricerca del Great Lakes Research Center per mettere a terra le osservazioni satellitari e fornire input per le stime del modello.

L'articolo "Carbon Fixation Trends in Eleven of the World's Largest Lakes:2003-2018" è pubblicato sulla rivista Acqua . I ricercatori intendono continuare la loro ricerca, applicando ciò che hanno appreso finora al ruolo che le fioriture algali dannose hanno sul flusso di carbonio nell'atmosfera.

Come dice il proverbio, l'acqua è vita. Per le comunità che vivono sulle rive del lago è importante comprendere meglio come i cambiamenti della produttività dei laghi influiscano sui corpi idrici su cui fanno affidamento così tante persone. È anche significativo per la comunità globale mentre approfondiamo il ruolo dei laghi d'acqua dolce nel ciclo globale del carbonio e nel cambiamento climatico.