En ny studie ger det första observationsbeviset för att den södra Amazonas regnskog utlöser sin egen regnperiod med vattenånga från växtblad. Fyndet hjälper till att förklara varför avskogning i denna region är kopplad till minskad nederbörd.

Studien analyserade vattenånga data från NASA:s Tropospheric Emission Spectrometer (TES) på Aura -satelliten, tillsammans med andra satellitmätningar, för att visa att i slutet av den torra säsongen, moln som bygger över södra Amazonas bildas av vatten som stiger från själva skogen. Forskningen publiceras i tidskriften Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ).

Det har varit ett mysterium varför regnperioden börjar när den gör det i Amazonas söder om ekvatorn. I de flesta tropiska regioner, två faktorer styr tidpunkten för regnperioden:monsunvindar (en säsongsändrad riktningsändring i rådande vindar) och Intertropical Convergence Zone (ITCZ), ett bälte av konvergerande passatvindar runt ekvatorn som skiftar norr eller söder med årstiderna. Södra Amazonas upplever båda dessa. Men de inträffar först i december eller januari, medan regnperioden för närvarande börjar i mitten av oktober-två eller tre månader tidigare. Så vad sätter igång ökningen av nederbörd?

Forskaren Rong Fu från UCLA, en ledare för de nya forskningsinsatserna, publicerade ett papper 2004 som tyder på att ökad avdunstning av vatten från löv - en process som kallas transpiration - kan vara orsaken. "Vi hade inga hårda bevis, "sa hon." Vi spekulerade i att fukten kom från vegetation eftersom satellitmätningar visade att vegetationen blev grönare i slutet av torrperioden. "

Grönare växter är en sannolik indikator på ökad växttillväxt och transpiration, men inte definitivt. Också, färgmätningar kan inte visa hur mycket vattenånga som rör sig från växterna till atmosfären eller om den stiger tillräckligt högt i atmosfären för att skapa moln och regn. Så spekulationerna förblev just det, tills nu.

John Worden från NASA:s Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Kalifornien, utvecklat en dataanalysteknik för TES som möjliggjorde Fu, studera författaren Jonathon Wright (Tsinghua University, Beijing) och kollegor för att hitta fuktkällan. Tekniken skiljer mellan väte och dess tyngre isotopdeuterium, som kombineras med syre för att göra tungt vatten. Lättare isotoper avdunstar lättare än tyngre isotoper. Det betyder att vattenånga som avdunstat till atmosfären har mindre deuterium än flytande vatten. Till exempel, vattenånga som avdunstat från havet har mindre deuterium än vatten som fortfarande finns i havet.

Vatten som transporteras av växter, å andra sidan, har samma mängd deuterium som vatten som fortfarande finns i marken - växten suger upp vatten ur marken som ett sugrör, oavsett vilken isotop vattnet innehåller. Det betyder att vattenånga från växter har mer deuterium än vattenånga som avdunstat från havet.

Denna skillnad är nyckeln som gjorde det möjligt för forskarna att låsa upp regnsäsongens mysterium. De två isotoperna har olika spektrala "signaturer" som kan mätas från rymden med TES -instrumentet. Mätningarna visade att under övergången från torr till våt säsong, transporterat vatten blir en betydande fuktkälla för atmosfären, och särskilt för den mellersta troposfären, där den ökande vattenångan ger det bränsle som behövs för att starta regnperioden.

"Det vi visade är att under torrperioden pumpas vatten från vegetation in i mitten av troposfären där det kan förvandlas till regn, "sa Worden, en medförfattare på det nya papperet.

Fyndet väcker en annan fråga:Varför börjar växter växa och utvecklas mer under torrperioden, innan det ökar i regn? Det är fortfarande ett ämne för forskning, Sa Fu. "Detta kan vara det sätt skogarna optimerar sin tillväxt. Under den sena torra säsongen, växter får fortfarande solsken, och de kan förutse den kommande regnperioden eftersom de är anpassade efter regnens säsong. "

Den säsongsmässigheten har förändrats under de senaste decennierna, dock. Regntiden i södra Amazonas börjar nu nästan en månad senare än på 1970 -talet. Det finns bevis för att om Amazon -torrperioden blir längre än fem till sju månader, skogen kommer inte längre att få tillräckligt med regn varje år för att hålla träd vid liv, och regionen kommer att övergå från skog till gräsbevuxna slätter. Över en stor bråkdel av södra Amazonas, den torra säsongen är nu bara några veckor kortare i genomsnitt än denna övergångströskel. Det har redan skett en del irreversibla skador på skogen. Förlusten av ett stort skogsekosystem i Amazonas kan öka brasilianska torka och eventuellt störa nederbördsmönster så långt bort som Texas.

Orsakerna till den försenade starten av den våta säsongen är inte helt förstådda, men den nya studien lägger till bevis för idén att avskogning spelar en roll. Att minska de tillgängliga träden för att producera fukt skulle naturligtvis minska skogens molnbyggande kapacitet. Om avskogningen bromsade ökningen av transpiration till den grad att det inte längre kunde utlösa en regnperiod, regnar skulle inte börja förrän ITCZ ​​anlände i slutet av året.

Fyndet belyser hur nära regnskogens ekosystem är med klimatet, Sa Fu. "Ödet för den södra Amazonas regnskog beror på torrsäsongens längd, men torrsäsongens längd beror också på regnskogen. "