Gli ecosistemi terrestri della Terra assorbono gran parte di tutte le emissioni di anidride carbonica prodotte dalle attività umane, contribuendo a rallentare il riscaldamento globale. In media per un dato anno, piante e suolo assorbono, o aggiustare, circa il 30 per cento delle emissioni umane. Ma da un anno all'altro, quel numero può raggiungere il 40 percento o il 20 percento. Gli scienziati del clima mirano a definire esattamente cosa produce questa variabilità in modo da poterla spiegare e creare i modelli più accurati per prevedere il clima futuro.

Ma c'è stato un dibattito significativo all'interno della comunità dei modelli climatici su cosa causi esattamente questa cosiddetta variabilità interannuale. Un lato sostiene che questi cambiamenti sono principalmente guidati dalle proprietà atmosferiche, come la temperatura e l'umidità dell'aria vicino alla superficie. L'altro dice che l'umidità del suolo è molto più importante.

Un nuovo studio condotto da Caltech e pubblicato nel numero del 1 aprile della rivista Natura risolve questo dibattito, dimostrando che l'umidità del suolo è effettivamente al posto di guida in termini di quantità di anidride carbonica assorbita dagli ecosistemi terrestri. Però, lo studio conclude anche che la quantità di umidità nel suolo influenza le temperature e l'umidità vicino alla superficie, che a loro volta influenzano la capacità delle piante di fissare il carbonio.

"L'umidità del suolo è il driver, e temperatura e umidità sono la leva, "dice Vincent Humphrey, un ex borsista post-dottorato al Caltech e autore principale del nuovo documento.

Per analizzare l'importanza dell'umidità del suolo, i ricercatori hanno eseguito simulazioni utilizzando modelli climatici che integrano pienamente ciò che è noto sulla terra della Terra, oceani, e atmosfera. Hanno simulato due mondi diversi:un pianeta di riferimento con condizioni normali della Terra, e un mondo ipotetico che non sperimenta mai estremi nell'umidità del suolo, né siccità né inondazioni. Nella simulazione di riferimento, hanno visto la variabilità prevista nell'assorbimento di carbonio da parte della terra nel tempo. Ma nel caso del mondo ipotetico, le variazioni da un anno all'altro sono sostanzialmente scomparse. Quando i ricercatori non hanno mai permesso un'anomalia nell'umidità del suolo, gli impianti fissavano sempre approssimativamente la stessa percentuale di emissioni umane.

"Qui abbiamo una pistola fumante, " dice Humphrey. "Possiamo dire con sicurezza che l'umidità del suolo gioca un ruolo dominante nel cambiamento di anno in anno che vediamo nella quantità di carbonio assorbita dalla terra".

Ma i ricercatori si sono anche resi conto che nel mondo ipotetico senza siccità o inondazioni, ci sono stati molti meno eventi con temperature elevate o umidità ridotta rispetto al riferimento. Questo, hanno trovato, era dovuto a un insieme di processi chiamati feedback terra-atmosfera, quando le caratteristiche del terreno controllano fortemente l'atmosfera vicino alla superficie terrestre.

Per capire questo, Humphrey suggerisce di pensare a una volta in cui sei entrato in un piccolo gruppo di alberi in un parco e hai sentito la temperatura scendere immediatamente. Questo accade perché gli alberi rilasciano molta acqua attraverso il processo evaporativo di traspirazione. Questo dirige l'energia del sole verso la vaporizzazione dell'acqua piuttosto che lasciare che riscaldi l'ambiente circostante. Durante una siccità, quando non c'è tanta acqua intorno per far traspirare le piante, più dell'energia del sole va a riscaldare e asciugare l'aria.

"I nostri risultati mostrano che l'umidità del suolo ha un impatto significativo sulle temperature vicino alla superficie e sull'umidità atmosferica a causa di questi feedback terra-atmosfera, ", afferma il coautore dell'articolo Christian Frankenberg, professore di scienze e ingegneria ambientale al Caltech e ricercatore presso il Jet Propulsion Laboratory, che Caltech gestisce per la NASA. Aggiunge che lo studio ha scoperto che se il terreno è asciutto, eventi estremi come le ondate di calore diventano molto più dannosi perché le piante non possono svolgere il loro lavoro di umidificazione e raffreddamento della superficie terrestre. "Se è disponibile un'ampia umidità del suolo, questo smorza alcuni di questi eventi estremi, " lui dice.

Gli scienziati sono rimasti sorpresi dall'importanza di questi feedback terra-atmosfera in termini di effetto sull'assorbimento globale del carbonio. Si è scoperto che l'impatto diretto del cambiamento dell'umidità del suolo rappresentava solo circa un quarto della variabilità interannuale. Un sorprendente 75% è venuto indirettamente, come prodotto delle variazioni della temperatura e dell'umidità dell'aria. Ciò significa che durante i periodi di siccità, le piante non sono in grado di fissare il carbonio non tanto perché c'è meno acqua nel terreno ma soprattutto perché l'atmosfera è diventata rapidamente più calda e secca a causa della siccità.

"Questo finalmente concilia le diverse prospettive che le persone nel nostro campo hanno avuto, " dice Humphrey. "Finché non sai che l'umidità del suolo ha influenzato la temperatura ed è per questo che vedi che entrambi hanno un effetto, si ha l'impressione che ci sia un conflitto tra i risultati. Questo finalmente raffredda il dibattito. Hanno tutti ragione".

Il nuovo Natura il documento è intitolato "Il feedback umidità-atmosfera del suolo domina la variabilità dell'assorbimento del carbonio nel suolo".