Det spelar ingen roll om det är en skog, ett sojabönsfält, eller en prärie, alla växter tar upp koldioxid under fotosyntesen – processen där de använder solljus för att omvandla vatten och koldioxid till mat. Under denna övergång, växterna avger ett energi "glöd" som inte är synligt för det mänskliga ögat, men kan upptäckas av satelliter i rymden. Nu, forskare vid University of New Hampshire har tagit det ett steg längre. Genom att använda satellitdata från olika stora landbaserade ekosystem runt om i världen, de har funnit att fotosyntesens glöd är densamma över all vegetation, oavsett platsen. Denna första globala analys i sitt slag kan ha betydelse för att tillhandahålla mer exakta data för forskare som arbetar med att modellera kolcykeln och så småningom hjälpa till att bättre projektera klimatförändringar.

"Vikten av dessa resultat är att istället för att titta på flera olika typer av data och datorbaserade modeller från information som samlats in på marken för att övervaka växternas fotosyntes över hela världen, att använda satellitobservationerna kommer att ge ett nästan realtidsalternativ som är enkelt, pålitlig och snabb, " sa Jingfeng Xiao, en forskningsdocent vid UNH och huvudforskaren om studien som nyligen publicerats i tidskriften Global förändringsbiologi .

Växter över hela världen är en stor kolsänka som hjälper till att avlägsna kol från atmosfären under fotosyntesen. På grund av detta, noggranna fotosyntesuppskattningar är avgörande för forskare som undersöker ekosystemfunktioner, kol cykling, och återkopplingar till klimatet. Utmaningen har legat i de markbaserade dataforskare som tidigare använts för att uppskatta den, inklusive lufttemperatur, solstrålning, nederbörd, och annan information som används i datorbaserade jordsystemmodeller som fokuserar på kolets kretslopp. Dock, dessa beräkningar har stora variationer som kan påverka resultaten.

För att mäta mängden kol som tas upp av växter genom fotosyntes, känd som brutto primärproduktivitet (GPP), forskare har i allt högre grad mätt växternas energiglöd, kallas solinducerad fluorescens (SIF). Detta ljus som sänds ut genom bladet finns i den övre delen av ljusspektrumet. Medan forskare har använt dessa data för specifika biomer, eller distinkta biologiska samhällen som en skog eller en öken, denna studie är den första som tittar på förhållandet mellan markbaserad GPP och satellitobserverad SIF i olika områden över hela världen – från gräsmarker till blandskogar och till och med områden med gles vegetation.

Forskare samlade in SIF-data för växter i åtta stora biomer, eller ekosystemtyper, från satelliten Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2) och fann att det inte spelade någon roll var växterna var, som precis som tidigare studier inom enskilda områden, där det fanns mer SIF, växterna tog upp mer kol från fotosyntesen, och vice versa. Xiaos forskning etablerar detta universella förhållande mellan åtta stora ekosystemtyper och visar att SIF verkligen kan fungera som en proxy för mer tidskrävande beräkningar.

"Detta är ett stort steg mot att enbart kunna förlita sig på satellitmätningar, ", sa Xiao. "Eftersom det är en väldigt enkel modell kan det hjälpa till att minska osäkerheten i data, lägre beräkningskostnader och bidra till bättre projektklimatförändringar. "

Det är första gången OCO-2 används i en global analys baserad på SIF-observationer. Dessutom, det direkta universella förhållandet som avslöjas i denna studie tillåter uppskattning av fotosyntes utan att känna till ekosystemtypen. Detta är särskilt viktigt för områden på jordklotet där satelliten kanske inte har tillförlitlig, finskaliga uppgifter om vegetationstypen. Xiao arbetar för närvarande med att utveckla globala SIF-uppskattningar för områden som sträcker sig från några till tiotals kvadratkilometer, vilket han säger kommer att vara användbart för det vetenskapliga samfundet som studerar dessa ämnen.