Luftburna mätningar som gjorts som en del av Green Ocean Amazon -experimentet (GOAmazon) visar att Amazonas regnskog avger minst tre gånger mer isopren än forskare tidigare trott. Forskningsresultaten publicerades i Naturkommunikation .

Enligt Paulo Artaxo vid University of São Paulos Physics Institute (IF-USP) i Brasilien och en medförfattare till studien, isopren är en av de viktigaste föregångarna till ozon i Amazonas, och det påverkar indirekt balansen mellan växthusgaser i atmosfären.

"Upptäckten förklarar ett antal pussel, som den höga koncentrationen av ozon som hittats i Manaus vind som inte kunde bero på antropisk verkan, sa Artaxo, huvudutredare för det FAPESP-finansierade tematiska projektet "GOAmazon:interaktioner mellan Manaus urbana plym och biogena skogsutsläpp i Amazonas."

Lanserades 2014, GOAmazon undersöker effekterna av stadsföroreningar från Manaus på molnbildning i Amazonas, bland andra fenomen. Projektet syftar också till att utöka kunskapen om regnbildningsprocesser och dynamiken i interaktionen mellan Amazonas biosfär och atmosfären. Forskare planerar att använda resultaten för att uppskatta framtida förändringar i regionens radioaktiva balans, energidistribution och klimat, samt effekterna av alla dessa faktorer på den globala klimatförändringen.

Tidigare uppskattningar baserades på mätningar gjorda med hjälp av satelliter eller skogstorn upp till 60 meter höga. Under den vetenskapliga kampanjen GOAmazon, dock, det var möjligt att samla in ny data med Grumman Gulfstream 1, ett forskningsflygplan som kan flyga vid 6, 000 meter, eller nästan 20, 000 fot, och ägs av Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) i USA.

De luftburna mätningarna gjordes 2014 och 2015 under både regn- och torrperioden; mätningarna jämfördes därefter med data som samlats in på marknivå. "Med mätningar tagna vid 4, 000 meter, det var möjligt att beräkna det genomsnittliga utsläppet för ett mycket större område än vad som ansågs i tidigare forskning, ", sa Artaxo. "Som ett resultat, vi kunde se att naturliga biogena utsläpp är mycket större än vi trodde."

Forskarna gjorde en annan upptäckt som de anser vara överraskande:Isoprenemissioner varierar kraftigt med terränghöjning och ökning på högre höjder. På en terränghöjd av 30 meter, till exempel, isoprenemissionsflödet var 6 milligram per kvadratmeter per timme (mg/m2/h), på en höjd av 100 meter, det var cirka 14 mg/m2/h.

"Den brasilianska Amazonregionen är mestadels låg höjd. I de områden som översvämmas av flygplanet, det förekom mindre terrängvågor, och vi kunde observera en betydande ökning av utsläppen i de högre områdena, ", sa Artaxo. Forskarna är ännu inte övertygade om att de helt kan förklara denna variation i utsläpp, som de observerade under både den våta och den torra årstiden. Deras artikel föreslår två hypoteser som kommer att behöva testas i framtida experiment.

En av möjligheterna är att växtarter i låglänta områden, som ofta är vattensjuka, skiljer sig från de som finns på högre höjder; Utsläppsnivåerna för isopren kan variera beroende på den dominerande växtarten. Den andra hypotesen är att på högre höjder, växter frigör mer isopren som svar på vattenspänning (eftersom det finns mindre vatten vid högre höjder).

"Även om det regnar mycket i Amazonia, studier har visat att inom vissa områden vattenytan faller långt under ytan i torrperioden. Det finns växter med mycket djupa rötter, kan samla vatten 10 till 20 meter under jorden, ", sa Artaxo. Isopren är en av de flyktiga organiska föreningarna (VOC) som naturligt släpps ut av vegetationen i Amazonas. Tillsammans med andra VOC, det är en källa till de sekundära organiska aerosoler som bildar molnkondensationskärnor och som hjälper till att reglera den hydrologiska cykeln i regionen.

Isoprennedbrytning i atmosfären ger upphov till biprodukter, såsom hydroxylradikaler (OH). Under vissa förutsättningar, denna molekyl reagerar med atmosfäriskt syre (O2) för att bilda ozon (O3), en av de gaser som orsakar växthuseffekten. Höga koncentrationer av ozon kan irritera växtstomata, porerna som används vid gasutbyte och transpiration. Irritation av stomata hindrar fotosyntes och assimilering av kol av växter.

"Vidare, hydroxylradikaler kontrollerar atmosfärisk oxidation av metan, en annan viktig växthusgas, "Artaxo sa." Beroende på situationen, dessa OH-radikaler kan förlänga eller förkorta halveringstiden för metan, med konsekvenser för balansen mellan växthusgaser. "

Enligt Artaxo, Amazonasskogen ansågs redan innan dessa nya upptäckter vara världens största isoprenkälla. "Dessa fynd förstärker vikten av detta ekosystem för regleringen av planetens tropiska atmosfäriska kemi, " sa han. "Nu, vi måste inkludera resultaten i globala klimatmodeller för att se exakt vilken effekt dessa nya värden för isoprenutsläpp har på klimatet."