Um novo estudo de engenharia da Columbia, liderado por Pierre Gentine, professor associado de engenharia ambiental e terrestre, analisa observações globais de satélite e mostra que a vegetação altera os padrões de clima e tempo em até 30 por cento. Usando uma nova abordagem, os pesquisadores descobriram que feedbacks entre a atmosfera e a vegetação (biosfera terrestre) podem ser bastante fortes, explicando até 30 por cento da variabilidade na precipitação e radiação de superfície. O jornal (DOI 10.1038 / ngeo2957), publicado em 29 de maio em Nature Geoscience , é o primeiro a olhar para as interações biosfera-atmosfera usando dados puramente observacionais e pode melhorar muito as previsões meteorológicas e climáticas críticas para o manejo de culturas, comida segura, abastecimento de água, secas, e ondas de calor.

"Embora possamos fazer previsões meteorológicas bastante confiáveis, Como, por exemplo, previsões de cinco dias, não temos um bom poder preditivo na escala de tempo sub-sazonal a sazonal, que é essencial para a segurança alimentar, "Gentine diz." Observando e modelando com mais precisão os feedbacks entre a fotossíntese e a atmosfera, como fizemos em nosso jornal, devemos ser capazes de melhorar as previsões climáticas em escalas de tempo mais longas. "

A vegetação pode afetar o clima e os padrões do tempo devido à liberação de vapor d'água durante a fotossíntese. A liberação de vapor no ar altera os fluxos de energia da superfície e leva à formação potencial de nuvens. Nuvens alteram a quantidade de luz solar, ou radiação, que pode alcançar a Terra, afetando o equilíbrio de energia da Terra, e em algumas áreas pode levar à precipitação. "Mas, até o nosso estudo, pesquisadores não foram capazes de quantificar exatamente em observações quanta fotossíntese, e a biosfera de forma mais geral, pode afetar o tempo e o clima, "diz Julia Green, Estudante de doutorado de Gentine e principal autora do artigo.

Avanços recentes em observações de satélite de fluorescência induzida pelo sol, um proxy para fotossíntese, permitiu que a equipe inferisse a atividade da vegetação. Eles usaram dados de sensoriamento remoto para precipitação, radiação, e temperatura para representar a atmosfera. Eles então aplicaram uma técnica estatística para entender a causa e o ciclo de feedback entre a biosfera e a atmosfera. Deles é o primeiro estudo investigando as interações terra-atmosfera para determinar a força do mecanismo de previsão entre as variáveis ​​e a escala de tempo em que essas ligações ocorrem.

Os pesquisadores descobriram que loops de feedback de precipitação substancial da vegetação costumam ocorrer em regiões semi-áridas ou de monções, na verdade, hotspots que são transitórios entre a limitação de energia e água. Além disso, fortes feedbacks da radiação da biosfera estão frequentemente presentes em várias regiões moderadamente úmidas, por exemplo, no leste dos EUA e no Mediterrâneo, onde a precipitação e a radiação aumentam o crescimento da vegetação. O crescimento da vegetação aumenta a transferência de calor e aumenta a altura da camada limite da Terra, a parte mais baixa da atmosfera que é altamente responsiva à radiação da superfície. Este aumento, por sua vez, afeta a nebulosidade e a radiação de superfície.

"Os modelos atuais do sistema terrestre subestimam esses feedbacks de precipitação e radiação principalmente porque subestimam a resposta da biosfera à radiação e ao estresse hídrico, "Green diz." Descobrimos que os feedbacks da biosfera-atmosfera se agrupam em pontos críticos, em regiões climáticas específicas que também coincidem com áreas que são as principais fontes e sumidouros continentais de CO2. Nossa pesquisa demonstra que esses feedbacks também são essenciais para o ciclo global do carbono - eles ajudam a determinar o balanço líquido de CO2 da biosfera e têm implicações para melhorar as decisões críticas de gestão na agricultura, segurança, das Alterações Climáticas, e muito mais."

Gentine e sua equipe agora estão explorando maneiras de modelar como as interações biosfera-atmosfera podem mudar com a mudança do clima, além de aprender mais sobre os impulsionadores da fotossíntese, a fim de compreender melhor a variabilidade atmosférica.

Paul Dirmeyer, um professor do departamento de atmosférica, ciências oceânicas e terrestres da George Mason University, que não participou do estudo, notas:"Green et al. apresentou uma nova ideia intrigante e empolgante, expandindo nossas medidas de feedbacks atmosféricos terrestres de principalmente um fenômeno dos ciclos de água e energia para incluir a biosfera, tanto como uma resposta à força do clima quanto como uma resposta à força do clima. "

O estudo é intitulado "Feedback regionalmente forte entre a atmosfera e a biosfera terrestre."