Le simulazioni eseguite da scienziati brasiliani su un supercomputer presso l'Istituto Nazionale di Ricerca Spaziale (INPE) mostrano che l'impatto diretto dell'aumento dei livelli di anidride carbonica sulla foresta pluviale amazzonica sarebbe una riduzione delle precipitazioni equivalente o addirittura maggiore dell'impatto della completa sostituzione di la foresta dal pascolo. Il risultato richiama l'attenzione sulla necessità di un'azione regionale e globale per mitigare gli effetti negativi del cambiamento climatico. Credito:João Marcos Rosa/AmazonFACE
Un aumento del 50% del livello di anidride carbonica (CO 2 ) nell'atmosfera potrebbe ridurre le precipitazioni in Amazzonia tanto quanto o anche di più della sostituzione dell'intera foresta con il pascolo. L'aumento di CO 2 ridurrebbe la quantità di vapore acqueo emesso dalla foresta, portando a un calo annuo del 12% del volume delle precipitazioni, mentre la deforestazione totale ridurrebbe le precipitazioni del 9%.
Queste stime sono presentate in uno studio pubblicato in Biogeoscienze da scienziati affiliati al National Space Research Institute (INPE), l'Università di São Paulo (USP) e l'Università di Campinas (UNICAMP) in Brasile, e con l'Università Tecnica di Monaco (TUM) in Germania.
"CO 2 è un input di base per la fotosintesi, quindi quando aumenta nell'atmosfera, la fisiologia della pianta è influenzata e questo può avere un effetto a cascata sul trasferimento di umidità dagli alberi all'atmosfera [traspirazione], la formazione di piogge nella regione, biomassa forestale, e molti altri processi, " ha detto David Montenegro Lapola, ultimo autore dell'articolo.
Lapola è professore presso il Centro di ricerca meteorologica e climatica applicata all'agricoltura (CEPAGRI) di UNICAMP e ricercatore principale per un progetto finanziato tramite il Programma di ricerca FAPESP sui cambiamenti climatici globali (RPGCC). Lo studio è stato anche parte di un Progetto Tematico finanziato da FAPESP e sostenuto da una borsa di studio post-dottorato assegnata al penultimo autore.
I ricercatori hanno deciso di studiare come gli effetti fisiologici dell'aumento della CO . atmosferica 2 sulle piante influenzano il regime delle precipitazioni. Le piante traspirano meno come apporto di CO 2 aumenta, emettendo meno umidità nell'atmosfera e quindi generando meno pioggia.
Normalmente, però, previsioni sull'aumento della CO . atmosferica 2 non dissociare i suoi effetti fisiologici dai suoi effetti sull'equilibrio delle radiazioni nell'atmosfera. Nel secondo caso, il gas impedisce che parte dell'energia riflessa del Sole fuoriesca dall'atmosfera, provocando il fenomeno del riscaldamento noto come effetto serra.
Proiezioni presentate nell'ultimo rapporto del Gruppo intergovernativo di esperti sui cambiamenti climatici (IPCC), tenendo conto dei cambiamenti nel bilancio della radiazione atmosferica più gli effetti fisiologici sulle piante, aveva già previsto una possibile riduzione fino al 20% delle precipitazioni annue in Amazzonia e mostrato che gran parte del cambiamento nel regime delle precipitazioni della regione sarà controllato dal modo in cui la foresta risponde fisiologicamente all'aumento di CO 2 .
Per lo studio recentemente pubblicato, i ricercatori hanno eseguito simulazioni sul supercomputer presso il Center for Weather Forecasting and Climate Studies (CPTEC) dell'INPE a Cachoeira Paulista, stato di San Paolo. Hanno proiettato scenari in cui il livello atmosferico di CO 2 è aumentato del 50% e la foresta è stata interamente sostituita da pascolo per scoprire come questi cambiamenti hanno influenzato la fisiologia della foresta per un periodo di 100 anni.
"Con nostra sorpresa, proprio l'effetto fisiologico sulle foglie del bosco genererebbe una caduta annuale del 12% della quantità di pioggia [252 millimetri in meno all'anno], considerando che la deforestazione totale porterebbe a un calo del 9% [183 mm]. Questi numeri sono di gran lunga superiori alla variazione naturale delle precipitazioni tra un anno e l'altro, che è il 5%, " ha detto Lapola.
I risultati richiamano l'attenzione sulla necessità di un'azione locale per ridurre la deforestazione nei nove paesi che condividono il bacino amazzonico e di un'azione globale per ridurre la CO 2 emissioni in atmosfera delle fabbriche, veicoli e centrali elettriche, Per esempio.
Lapola è uno dei coordinatori dell'esperimento AmazonFACE. L'acronimo sta per Free-Air Carbon dioxide Enrichment. Installato non lontano a nord di Manaus, l'esperimento aumenterà il livello di CO 2 su piccoli tratti di foresta pluviale e analizzare i conseguenti cambiamenti nella fisiologia delle piante e nell'atmosfera. L'esperimento potrebbe anticipare lo scenario del cambiamento climatico previsto per questo secolo.
Traspirazione in foresta e pascolo
Gli scenari proiettati dalle simulazioni al computer hanno mostrato che la diminuzione delle precipitazioni è causata da una riduzione di circa il 20% della traspirazione fogliare. Le ragioni della riduzione sono diverse in ogni situazione, però.
Gli stomi sono portali microscopici nelle foglie delle piante che controllano lo scambio di gas per la fotosintesi. Si aprono per catturare CO 2 e allo stesso tempo emettono vapore acqueo. Nello scenario con più CO 2 nell'aria, gli stomi rimangono aperti per meno tempo ed emettono meno vapore acqueo, riducendo la formazione di nubi e precipitazioni.
Il restringimento totale dell'area fogliare è un altro motivo. Se l'intera foresta fosse sostituita dal pascolo, l'area fogliare si ridurrebbe del 66%. Questo perché la foresta contiene diversi strati di foglie sovrapposte negli alberi, in modo che l'area fogliare per metro quadrato sia fino a sei volte quella del terreno. Infine, both rising levels of CO 2 and deforestation also influence the wind and the movement of air masses, which play a key role in the precipitation regime.
"The forest canopy has a complex surface made up of the tops of tall trees, low trees, leaves and branches. This is called canopy surface roughness. The wind produces turbulence, with eddies and vortices that in turn produce the instability that gives rise to the convection responsible for heavy equatorial rainfall, " Lapola said. "Pasture has a smooth surface over which the wind always flows forward, and without forest doesn't produce vortices. The wind intensifies as a result, bearing away most of the precipitation westward, while much of eastern and central Amazonia, the Brazilian part, has less rain."
The decrease in transpiration caused by rising levels of CO 2 leads to a temperature increase of up to two degrees because there are fewer water droplets to mitigate the heat. This factor triggers a cascade of phenomena that result in less rain owing to inhibition of so-called deep convection (very tall rain clouds heavy with water vapor).
"A next step would be to test other computational models and compare the results with our findings, " Lapola said. "Another important initiative would consist of more experiments like FACE, as only these can supply data to verify and refine modeling simulations like the ones we performed."
