Поскольку глобальные климатические модели прогнозируют дальнейшее высыхание над Амазонкой в будущем, потенциальная потеря растительности и связанная с этим потеря накопления углерода могут ускорить глобальное изменение климата.Исследование было основано на новом способе измерения «зелени» растений и деревьев с помощью спутников. В то время как с 2000 по 2012 год один спутник НАСА зафиксировал снижение количества осадков на две трети Амазонки на 25 процентов, а набор различных спутниковых инструментов зафиксировал снижение экологичности Амазонки на 0,8 процента.
Исследование было опубликовано 11 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences.Хотя сокращение зеленой растительности было небольшим, пострадавшая площадь не осталась: 2,1 миллиона квадратных миль (5,4 миллиона квадратных километров), что эквивалентно более чем половине площади континентальной части Соединенных Штатов. Тропические леса Амазонки являются одним из крупнейших поглотителей атмосферного углекислого газа на планете.
Другими словами, если экологичность снизится, это показатель того, что из атмосферы будет удалено меньше углерода. Запасы углерода в бассейне Амазонки огромны, и потеря способности поглощать столько углерода может иметь глобальные последствия для изменения климата. , — сказал ведущий автор Томас Хилкер, специалист по дистанционному зондированию из Университета штата Орегон в Корваллисе, штат Орегон.Растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза — процесса, с помощью которого зеленые растения собирают солнечный свет. Чем здоровее растения, тем зеленее лес.
В бассейне Амазонки хранится около 120 миллиардов тонн углерода Земли — это примерно в 3 раза больше углерода, чем люди выбрасывают в атмосферу каждый год. Если растительность станет менее зеленой, она поглотит меньше углекислого газа. В результате в атмосфере останется больше антропогенных выбросов, что приведет к усилению парникового эффекта, который способствует глобальному потеплению и изменяет климат Земли.
Не могу увидеть лес из-за облаковВыявление изменений в зелени растительности над Амазонкой — одна из самых сложных проблем для спутниковых дистанционных датчиков, потому что на Земле нет более трудного места для наблюдения за поверхностью.«В сезон дождей обычно бывает 85-95% облачности с позднего утра до начала полудня, когда спутники НАСА проводят измерения», — сказал соавтор и специалист по дистанционному зондированию Алексей Ляпустин из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Даже в засушливый сезон средняя облачность может составлять от 50 до 70 процентов». Добавьте к этому другие атмосферные эффекты, сажу и другие частицы, выделяемые при пожарах в течение месяцев сушки, и спутнику будет очень сложно уловить четкий сигнал с поверхности, добавил Ляпустин.
Используя спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутников НАСА Terra и Aqua, Хилкер, Ляпустин и их коллеги разработали новый метод обнаружения и удаления облаков и других источников ошибок в данных. День за днем он смотрит на одно и то же место на поверхности Земли, и аналитики выявляют закономерность, которая стабильна по сравнению с постоянно меняющимися облаками и аэрозолями. Это знание того, как должна выглядеть поверхность из предыдущих наблюдений, используется позже для обнаружения и устранения атмосферного шума, вызванного облаками и аэрозолями. Это как если бы сигнал с земли был песней на статической радиостанции, и, прослушивая ее снова и снова в течение достаточно длительного времени, новый метод обнаруживает и устраняет статические помехи.
Уменьшая эти ошибки, они повысили точность измерений озеленения над Амазонкой.«Мы гораздо более уверены в том, что это промежуток между облаками, где мы можем измерить экологичность, но стандартные алгоритмы назвали бы это облаком», — сказал Ляпустин. «Мы можем получить больше данных о поверхности, и мы сможем увидеть более тонкие изменения».
Одно из неуловимых изменений, видимых в новом наборе данных, заключается в том, как зелень Амазонки соответствует одной из давно известных причин дождей или засухи в бассейне Амазонки: изменениям температуры поверхности моря в восточной части Тихого океана, называемой Эль-Ниньо. Южное колебание. В более теплые и засушливые годы Эль-Ниньо Амазонка кажется более коричневой.
В более прохладные влажные годы в Ла-Нине Амазонка кажется более зеленой.В прошлом, имея данные по экологичности, «было трудно отличить год Эль-Ниньо от года, не связанного с Эль-Ниньо», — сказал Ляпустин.Последствия крупных и более частых засух могут иметь длительные последствия, которые способствуют долгосрочному сокращению растительности, особенно в экосистеме, испытывающей все больший дефицит воды.
Многие климатические модели прогнозируют, что в будущем явления Эль-Ниньо и Ла-Ниньо станут более интенсивными. Они также прогнозируют смещение к северу основного дождевого пояса, который обеспечивает влажность тропических лесов Амазонки, что может еще больше уменьшить количество осадков в регионе.
«Наши наблюдения слишком короткие, чтобы связывать высыхание с человеческими причинами», — сказал Хилкер. «Но если, как предполагают модели глобальной циркуляции, высыхание продолжится, наши результаты предоставят доказательства того, что это может привести к ухудшению полога лесов Амазонки, что окажет каскадное воздействие на глобальную динамику углерода и климата».Пределы света против водыИсследователи обнаружили еще одну тонкость в реакции Амазонки на осадки, которая привела к новому пониманию обсуждаемого вопроса: ограничиваются ли сезонные изменения в росте растений недостатком солнечного света или недостатком воды?В бассейне Амазонки, который состоит из лугов, вечнозеленых лесов и лиственных лесов, где деревья ежегодно теряют листья, есть сезон дождей и сухой сезон.
Прошлые измерения со спутников показали либо отсутствие изменений в озеленении между сезонами, либо усиление озеленения к концу засушливого сезона, что объясняется меньшим количеством облаков, блокирующих попадание солнечного света на землю. Однако измерения с нескольких полевых станций по всему бассейну показали, что озеленение растительности из-за увеличения солнечного света в засушливый сезон уменьшится, когда вода в почвах будет израсходована, особенно в засушливые годы.
«Наше исследование помогло подтвердить полевые результаты на больших площадях из космоса», — сказал Хилкер. «Своей работой мы показали, что есть засушливый сезон, озеленение, но что при продолжительной засухе мы получаем снижение зелени растительности».В средний сезон засухи вечнозеленые растения подключаются к грунтовым водам, греются на солнце и становятся более зелеными.«Они глубоко укоренились, поэтому у них много воды и много листьев», — сказал Комптон Такер, старший научный сотрудник Годдарда, который также участвовал в написании статьи. «Однако, когда вы приближаетесь к одному из этих действительно засушливых периодов, [как засуха 2005 или 2010 года], тогда не хватает воды, чтобы использовать весь свет во время засушливого сезона».
Вода становится ограничивающим фактором, последствия которого могут переноситься из года в год, если деревья и растительность отмирают.