Nowe badania, które łączą dane satelitarne z pomiarami naziemnymi, sugerują, że wraz ze wzrostem globalnych temperatur wiosna w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych zaczyna się wcześniej.
Zmiana ta ma poważne implikacje dla tego, w jaki sposób węgiel, główny gracz w globalnych zmianach klimatu, przechodzi przez ekosystem.
Mark Friedl, profesor ziemi i środowiska na Uniwersytecie Bostońskim oraz doktorant Minkyu Moon wykorzystał zdjęcia satelitarne, aby ustalić, że w ciągu ostatnich kilku dekad drzewa w Harvard Forest, ponad 3,700-akrowym lesie eksperymentalnym w Petersham w stanie Massachusetts, zostały kiełkowanie liści wcześniej na wiosnę.
Naukowcy przeanalizowali również lokalne dane dotyczące wychwytywania węgla i stwierdzili, że data, w której las zaczyna pochłaniać więcej węgla - wskaźnik, że drzewa fotosyntetyzują - również przesunęła się wcześniej i w jeszcze większym stopniu.
„Tylko około połowa tego, co pompujemy do atmosfery, pozostaje w atmosferze. Druga połowa jest absorbowana przez planetę. ”
Nie ma wątpliwości, że w ciągu ostatniego stulecia ludzie wytwarzali coraz więcej emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych. Jednak to, co dzieje się z emisjami paliw kopalnych, gdy opuszczają nasze samochody, domy lub fabryki, jest nieco bardziej skomplikowane.
„Tylko około połowa tego, co pompujemy do atmosfery, pozostaje w atmosferze”, wyjaśnia Friedl. „Druga połowa jest absorbowana przez planetę”, ciężar podzielony między ocean i ekosystemy lądowe, a mianowicie lasy.
Ale ile lasów węglowych pochłania i ile pochłonie w przyszłości, otwarte pytanie dotyczy wydajności lasów, a zwłaszcza tego, ile drzew fotosyntetyzuje i na jak długo.
„Jest to główna motywacja do tego, aby pomóc nam zrozumieć, jak zmieniają się ekosystemy, a jeśli klimat będzie nadal się ocieplał, co wpłynie na sezon wegetacyjny ekosystemów i jak zmiany w tym sezonie wegetacyjnym prowadzić do wzrostu lub spadku sekwestracji węgla, a następnie, w konsekwencji, w jaki sposób wpłynie to na długoterminową równowagę dwutlenku węgla w atmosferze ”, mówi Friedl.
Aby zbadać czas wiosny w Harvard Forest, naukowcy porównali zdjęcia satelitarne NASA z dwóch źródeł: Satelita MODIS, który krąży wokół globu codziennie od wczesnych 2000ów, przechwytując obrazy o zgrubnej rozdzielczości; i Satelita Landsat, który krąży na orbitach od 30, ale rzadziej odwiedza każdą lokalizację na Ziemi (raz na osiem dni), zbierając obrazy w wysokiej rozdzielczości.
„Czujniki obrazowania na satelitach są zaprojektowane do rejestrowania właściwości roślinności”, wyjaśnia Friedl, dodając, że obrazy są zbierane przy długościach fal poza widmem widzialnym, które są szczególnie wrażliwe na obecność roślin, które aktywnie fotosyntetyzują, dzięki czemu po opuszczeniu pojawiają się na wiosnę: „z satelitów wyraźnie widać ten czas”.
„… Mierzy dosłownie, jak oddycha ekosystem.”
Naukowcy połączyli dane satelitarne z innym unikalnym zestawem danych: trzy dekady pomiarów na ziemi wychwytywania węgla z wieży z wirowym strumieniem w lesie Harvard Forest, które wykorzystali do określenia czasu zwiększonego wychwytu węgla, który występuje każdej wiosny, gdy drzewa rozpocznij ponownie fotosyntezę.
Lasy w górach magazynują więcej węgla
„Wykorzystujemy fakt, że mamy na swoim podwórku w Harvard Forest najdłuższe stale działające miejsce pomiaru wymiany węgla na naszej planecie, które ma instrumenty mierzące pobieranie i uwalnianie różnych gazów śladowych, w tym dwutlenku węgla z ekosystemów. - mówi Friedl. „Czyli dosłownie mierzy to, jak oddycha ekosystem”.
Dane satelitarne Landsat sugerują, że z biegiem czasu pojawienie się liści w lesie Harvarda rzeczywiście przesunęło się wcześniej (chociaż nie zaobserwowano przesunięcia w obserwacjach MODIS, co może mieć związek z krótszym przedziałem czasowym i większą rozdzielczością). Ich pomiary naziemne opowiadają podobną historię: w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci roczny wzrost zużycia węgla miał miejsce wcześniej wiosną.
Jednak tendencja do wczesnej wiosny była bardziej wyraźna w pomiarach naziemnych niż w danych satelitarnych, różnica ta zostanie zbadana przez zespół w dalszych badaniach. Zespół chciałby również zbadać, w jaki sposób dłuższy sezon wegetacyjny wpływa na ogólny pobór węgla w Harvard Forest i rozszerzyć swoje eksperymentalne podejście na większą liczbę miejsc.
Ostatecznie naukowcy planują wykorzystać dane do ulepszenia, w jaki sposób modele klimatyczne odzwierciedlają czas wiosny, co, jak ma nadzieję Friedl, doprowadzi do lepszych prognoz przyszłych zmian klimatu.
„Próbujemy wykorzystać te informacje, aby rozwikłać ten dość skomplikowany zestaw pytań dotyczących zmiany planety i tego, co przyniesie przyszłość pod względem ekosystemów i wpływu ekosystemu na system klimatyczny”.
Moon przedstawił wstępne wyniki na jesiennym spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej w Nowym Orleanie. Program NASA Terrestrial Ecology sfinansował prace.
Źródło: Catherine Caruso dla Boston University
Powiązane książki:
at Rynek wewnętrzny i Amazon
