Avverkning som sker idag och potentiella framtida nederbördsminskningar i Amazonas kan föra regionen in i en ond cirkel. Om torra årstider intensifieras med mänskligt orsakade klimatförändringar, risken för självförstärkt skogsförlust skulle öka ännu mer, ett internationellt team av forskare finner. Om det däremot finns en stor variation av trädarter i en skogsfläck, enligt studien kan detta avsevärt stärka chansen att överleva.
För att upptäcka sådant icke-linjärt beteende, forskarna tillämpar en ny komplex nätverksanalys av vattenflöden.
"Amazonas regnskog är ett av de tippande elementen i jordsystemet, " säger huvudförfattaren Delphine Clara Zemp som genomförde studien vid Potsdam Institute for Climate Impact Research, Tyskland. "Vi vet redan att å ena sidan, minskat nederbörd ökar risken för skogsdöd, och å andra sidan, skogsförluster kan intensifiera regionala torka. Så mer torka kan leda till att mindre skog leder till mer torka och så vidare. Ändå var konsekvenserna av denna återkoppling mellan växterna på marken och atmosfären ovanför dem hittills inte klara. Vår studie ger ny insikt i denna fråga, belyser risken för självförstärkande skogsförlust som kommer ovanpå den skogsförlust som direkt orsakas av nederbördsminskningen." Denna studie är resultatet av den tysk-brasilianska forskarutbildningsgruppen om dynamiska fenomen i komplexa nätverk på (IRTG1740) som är värd för Humboldt Universität. till Berlin.
Självförstärkande effekt kommer på toppen av skogsförlusten direkt orsakad av minskad nederbörd
Under en halvering av nederbörden under torrsäsongen, minst 10 procent av skogen kan gå förlorad på grund av effekterna av enbart självförstärkning, vilket ökar de avsevärda direkta skogsförlusterna från minskad vattentillgång. Datorsimuleringar byggda av forskarna tyder på att detta redan har hänt i Amazonas omkring 20, 000 år sedan, i enlighet med bevis från jordens förflutna. Fortfarande, de betonar att osäkerheterna är betydande. Med hänsyn till förbryllandena av vegetation-atmosfär-feedback, självförstärkt skogsdöende kan uppgå till 38 procent av Amazonas bassäng. I kombination med de direkta effekterna av torkan, i själva verket kan det mesta av Amazonas skog så småningom vara i fara.
Studien kan inte ge information om processernas tidsskalor, det är snarare en känslighetsanalys.
Slående, de enorma tropiska skogarna producerar mycket av det vatten de behöver själva genom att avdunsta fukt som sedan regnar tillbaka på dem. "Amazonas vattenkretslopp är naturligtvis ren fysik och biologi, men det är också ett av naturens stora under, säger medförfattaren Henrique M.J. Barbosa från Universidade de Sao Paulo, Brasilien. "Så kraftfull som cykeln är, det är också förvånansvärt mottagligt för miljöförändringar - och mänskligheten skapar massiva störningar på Amazonia genom att både hugga ner träden och värma upp luften med växthusgaser, vilket minskar storskalig fukttransport och nederbörd, och till slut påverkar även de orörda fläckarna i skogarna."
Även om den genomsnittliga nederbörden är stabil, längre torrperioder ökar risken för tippning
"I dag, den våta årstiden blir blötare och torrperioden torrare i södra och östra Amazonien på grund av förändrade havstemperaturer som påverkar fukttransporten över tropikerna, " säger Anja Rammig från Technische Universität München (TUM) och PIK. "Det är oklart om detta kommer att fortsätta, men nya prognoser begränsade med observationer indikerar att utbredd torkning under torrperioden är möjlig i regionen."
Även om den genomsnittliga nederbörden kanske inte förändras drastiskt, långvariga torkahändelser kan leda till att delar av Amazonas skogen blir självförstärkande skogsförlust, så småningom förvandla dem till en savann. "Prognostiserade nederbördsförändringar för slutet av 2000-talet kommer inte att leda till fullständig Amazonas döende, " säger medförfattaren Carl Schleussner från den Berlin-baserade vetenskapliga tankesmedjan Climate Analytics och PIK. "Men våra fynd tyder på att stora delar av den verkligen är i riskzonen."
Intressant, ju mer mångsidig Amazonas vegetation är, desto mindre sårbar verkar den vara. Mångfald har potential att minska effekterna av självförstärkt skogsförlust. "Eftersom varje art har olika sätt att reagera på stress, att ha en stor variation av dem kan vara ett sätt för ekosystemets motståndskraft, " säger Marina Hirota från Federal University of Santa Catarina, Brasilien. "Att bevara den biologiska mångfalden kan därför inte bara handla om att älska träd och ogräs och fåglar och insekter, det kan också vara ett verktyg för att stabilisera nyckelelementen i jordsystemet."
