Skogar kan bidra till att mildra klimatförändringarna, genom att ta in koldioxid under fotosyntesen och lagra den i sin biomassa (trädstammar, rötter, etc.). Faktiskt, skogarna tar för närvarande upp cirka 25-30 % av vår mänskligt genererade koldioxid (CO ₂ ) utsläpp. Vissa regnskogsregioner, som Amazonas, lagrar mer kol i sin biomassa än något annat ekosystem eller skog, men när skogarna blir vattenstressade (inte tillräckligt med vatten i jorden, och/eller luften är extremt torr), skogar kommer att sakta ner eller stoppa fotosyntesen. Detta lämnar mer CO ₂ i atmosfären, och kan också leda till träddödlighet.

De nuvarande jordsystemmodellerna som används för klimatförutsägelser visar att Amazonas regnskog är mycket känslig för vattenstress. Eftersom luften i framtiden förutspås bli varmare och torrare med klimatförändringarna, översätta till ökad vattenstress, detta kan få stora konsekvenser inte bara för skogens överlevnad, men också för dess lagring av CO ₂ . Om skogen inte kan överleva i sin nuvarande kapacitet, klimatförändringarna skulle kunna accelerera kraftigt.

Columbia Engineering-forskare bestämde sig för att undersöka om detta var sant, om dessa skogar verkligen är lika känsliga för vattenstress som vad modellerna har visat. I en studie publicerad idag i Vetenskapens framsteg , de rapporterar sin upptäckt att dessa modeller till stor del har överskattat vattenstress i tropiska skogar.

Teamet fann att medan modeller visar att ökningar i lufttorrhet kraftigt minskar fotosynteshastigheten i vissa regioner i Amazonas regnskog, observationsdataresultaten visar motsatsen:i vissa mycket våta områden, skogarna ökar istället till och med fotosynteshastigheten som svar på torrare luft.

"Så vitt vi vet, detta är den första undersökningen som omfattar hela området som visar hur - i motsats till vad modellerna visar - fotosyntesen faktiskt ökar i några av de mycket våta områdena i Amazonas regnskog under begränsad vattenstress, sa Pierre Gentine, docent i jord- och miljöteknik samt i geo- och miljövetenskap samt knuten till Jordinstitutet. "Denna ökning är kopplad till atmosfärisk torrhet utöver strålning och kan till stor del förklaras av förändringar i kronans fotosynteskapacitet. När träden blir stressade, de genererar mer effektiva löv som mer än kan kompensera för vattenstress."

Gentine och hans tidigare Ph.D. Student Julia Green använde data från Intergovernmental Panel on Climate Change's Coupled Model Intercomparison Project 5 (CMIP5)-modeller och kombinerade dem med maskininlärningstekniker för att bestämma vad den modellerade känsligheten för fotosyntesen i de tropiska regionerna i Amerika var för både markfuktighet och luft torrhet. De gjorde sedan en liknande analys, denna gång med hjälp av observationsfjärranalysdata från satelliter i stället för modelldata, för att se hur observationskänsligheten jämfördes. Att relatera sina resultat till mindre skala processer som kan förklara dem, teamet använde sedan data från flödestorn för att förstå sina resultat på träd- och bladnivå.

Tidigare studier har visat att det finns en ökning av grönheten i Amazonasbassängen i slutet av torrperioden, när både marken och luften är torrare, och vissa har kopplat detta till ökad fotosyntes. "Men innan vår studie, det var fortfarande oklart om dessa resultat översatts till en effekt över en större region, och de hade aldrig kopplats till lufttorrhet förutom ljus, "Grön, som nu är postdoktor vid Le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement i Frankrike, förklarade. "Våra resultat betyder att de nuvarande modellerna överskattar kolförlusterna i Amazonas regnskog på grund av klimatförändringar. i just denna region, dessa skogar kan faktiskt upprätthålla fotosynteshastigheter, eller till och med öka det, med lite uppvärmning och uttorkning i framtiden."

Gentinsk och grön ton, dock, att denna känslighet fastställdes endast med hjälp av befintliga data och, om torrhetsnivåerna skulle öka till nivåer som för närvarande inte observeras, detta kan faktiskt ändras. Verkligen, forskarna fann en vändpunkt för de allvarligaste perioderna av torrhetsstress där skogen inte kunde behålla sin fotosyntesnivå. Så, säg Gentine and Green, "våra resultat är verkligen ingen ursäkt för att inte minska våra koldioxidutsläpp."

Gentine och Green fortsätter att titta på teman relaterade till vegetationsvattenstress i tropikerna. Green fokuserar för närvarande på att utveckla en vattenstressindikator med hjälp av fjärranalysdata (en datauppsättning som kan användas för att identifiera när en skog är under stressiga förhållanden), kvantifiera effekterna av vattenstress på växternas kolupptag, och relatera dem till ekosystemegenskaper.

"Så mycket av den vetenskapliga forskning som kommer ut nuförtiden är att med klimatförändringar, våra nuvarande ekosystem kanske inte kan överleva, potentiellt leda till att den globala uppvärmningen accelererar på grund av återkopplingar, ", tillade Green. "Det var trevligt att se att kanske några av våra uppskattningar av närmar sig dödligheten i Amazonas regnskog kanske inte är riktigt så hemska som vi tidigare trott."

Studien har titeln "Amazon regnskogens fotosyntes ökar som svar på torrhet i atmosfären."