Klimatmodeller förutspår att en ökning av växthusgaser kommer att torka ut Amazonas regnskog i framtiden samtidigt som det orsakar blötare förhållanden i Afrikas och Indonesiens skogar. Forskare vid University of California, Irvine och andra institutioner har identifierat en oväntad men viktig faktor i denna världsomspännande nederbördsförändring:skogarnas direkta svar på högre koldioxidnivåer.

"Folk tenderar att tro att det mesta av störningarna kommer från värme som går ut i haven, som, i tur och ordning, kommer att ändra vindmönster, sa James Randerson, UCI:s Ralph J. &Carol M. Cicerone ordförande i Earth System Science. "Vi har funnit att storskaliga förändringar i nederbörd kan, till viss del, tillskrivas hur tropiska skogar reagerar på det överflöd av koldioxid som människor släpper ut i atmosfären, särskilt över täta skogar i Amazonas och över Asien."

En ny studie ledd av tidigare UCI-postdoktor Gabriel Kooperman och publicerad idag i Naturens klimatförändringar , visar att interaktioner mellan regnskogar och stigande CO2-nivåer kommer att bidra till ett asymmetriskt mönster av nederbördsförändringar över tropikerna.

I många aspekter av jordsystemvetenskapen, de lokala effekterna av miljöfaktorer kan påverka avlägsna regioner genom deras inverkan på cirkulationen och rörelsen av fukt i atmosfären. Den UCI-ledda gruppen förutspår en liknande kaskad av händelser, börjar med stomata, små strukturer på undersidan av löv som öppnas och stängs för att växter ska ta till sig den CO2 de behöver för att växa – och som dessutom släpper ut vattenånga.

När mer CO2 finns, dessa öppningar öppnar sig inte lika brett, vilket minskar mängden vatten som avdunstar till atmosfären. Enligt forskarna, denna lilla process på anläggningsnivå, multiplicerat över regnskogen, kommer att orsaka förändringar i atmosfären, påverkar hur vindar blåser och flödet av fukt som kommer från havet.

"I många tropiska skogsområden, fukten som tillförs genom transpiration, som förbinder vatten under jord på rotnivån direkt till atmosfären när det dras upp till löven, kan bidra med lika mycket som fukt som avdunstat från havet som regnar ner igen på en given plats - vilket är normal regnskogsåtervinning, sade Kooperman, nu biträdande professor i geografi och atmosfäriska vetenskaper vid University of Georgia.

"Men med högre CO2, träd och skogar avdunstar mindre fukt i luften, så färre moln bildas ovanför Amazonas, " sa han. "Och hellre än att [förena sig med de vanligtvis överflödiga molnen och] regna över skogen, vattenånga från Atlanten blåser över den sydamerikanska kontinenten till bergskedjan Anderna, där det kommer ner som regn på bergssluttningarna, med begränsad nytta för regnskogen i Amazonasbassängen."

Detta recept på torka i Sydamerika är unikt för Amazonas och skiljer sig tydligt från en ökning av nederbörden som förutspåtts över skogarna i Centralafrika och den maritima kontinenten, ett stort område mellan Stilla havet och Indiska oceanen som inkluderar Malaysia, Papua Nya Guinea och den tätbefolkade indonesiska ögruppen.

Randerson sa att minskningen av avdunstning kommer att leda till uppvärmning över skogarna på öar som Borneo, Java och Sumatra, som är omgivna av fuktig luft ovanför varma havsytor. "Du kommer att få en starkare kontrast i uppvärmningen över öarna jämfört med det närliggande havet, och så kommer det att förstärka en naturlig hav-landbris, dra in mer fukt från dessa närliggande havssystem för att öka nederbörden över skogarna, " han sa.

Forskningsprojektet, som använde en kombination av standardsimuleringar tillhandahållna genom Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 och simuleringar med den toppmoderna Community Earth System Model, avslöjade att tropisk vegetations reaktion på högre CO2 kan vara en viktig drivkraft för klimatförändringar i tropikerna, enligt Kooperman.

Han betonade också det faktum att torkan och skogsdödligheten i Amazonas och en potentiell ökning av översvämningar i andra regnskogar kan ha en inverkan på den biologiska mångfalden, tillgång till sötvatten och livsmedelsförsörjning för ekonomiskt utsatta befolkningar.