Trzy kluczowe przyczyny zmniejszenia się ilości opadów i zmniejszania się odporności lasów
Las deszczowy Amazonii jest największym lasem deszczowym na świecie. W jego zasięgu jest dziewięć krajów Ameryki Południowej. Ma on powierzchnię dwa razy większą od Indii. Bogata i zróżnicowana gatunkowo tropikalna roślinność zawiera miliony gatunków roślin, owadów, ptaków i zwierząt.
Już badania przeprowadzone w 1979 roku wykazały, że Amazonia zatrzymuje nad swoim obszarem około połowy własnych opadów deszczowych.
—
Fot. Wilgotny las Amazonii
—
Prof. Richard Betts, kierownik ds. wpływu na klimat w Met Office Hadley Center i kierownik ds. wpływu na klimat na Uniwersytecie w Exeter, omówił trzy kluczowe przyczyny zmniejszenia się ilości opadów i zmniejszania się odporności lasów 1.
Pierwszą z nich jest wpływ ocieplenia klimatu powoduje spadek opadów atmosferycznych ze względu na zmiany wzorców temperatury powierzchni morza (SST) w tropikalnym Atlantyku i Pacyfiku, jak wskazuje wiele modeli
Z kolei druga wskazuje wyższy poziom stężenia CO2 w atmosferze Amazonii powoduje zmniejszenie ewapotranspiracji. Betts powiedział:
„Mikroskopijne pory w liściach roślin otwierają się mniej szeroko przy wyższym stężeniu CO2. Tak więc rośliny tracą mniej wody, a mniejsza transpiracja oznacza mniej wody wracającej do atmosfery”.
Trzecią przyczyną jest masowe wylesianie Amazonii, gdzie utrata wilgotnej roślinności automatycznie redukuje napływ wilgoci do atmosfery nad Amazonią, co powoduje zmniejszanie się tworzenia chmur oraz opadów deszczu.
Badania satelitarne lasów Amazonii za pomocą VOD
Od 2003 r. do 2022 r. ¾ lasów deszczowych Amazonii straciło odporność
Bujnym lasom wilgotnym Amazonii grozi przejście w suchy sawannowy ekosystem. Kluczową kwestią jest to, jak szybko one odzyskają siły po każdej długotrwałej suszy.
Badania z 2022 r. wyraźnie wskazywały, że obszary peryferyjne Amazonii, bliżej siedzib ludzkich, gdzie są użytkowane grunty rolne i powstają drogi, są najbardziej narażone na przekształcenie.
Amazonia to ogromny rezerwuar węgla i zawiera w sobie 10% różnorodności biologicznej.
Jak czytamy w serwisie Carbon Brief – między sierpniem 2020 a lipcem 2021 utracono ponad 10 000 kilometrów kwadratowych lasów. Dużym problemem jest wysychanie wilgotnej atmosfery z powodu wylesień, co na dodatek nasila występowanie uciążliwej suszy oraz coraz tragiczniejszych pożarów 2.
Delphine Clara Zemp, z Uniwersytetu w Getyndze na Wydziale Makroekologii I Biogeografii, w badaniach modelowych w 2017 roku, wraz ze swoim zespołem naukowców, zwróciła uwagę, że dalsze wylesianie powodujące wysuszanie atmosfery i gleb, w nadchodzącym stuleciu może się nasilić przy obecnym poziomie emisji 3.
—
Rys.1. Głębokość optyczna roślinności Amazonii w latach 2001-2016 i 1991-2016. a) zmiany w roślinności liściastej (BL – Broadleaf), b) zmiany głębokości optycznej roślinności (VOD) Źródło: Boulton i in. (2022).
—
Badania z 2022 r., które współtworzyli naukowcy z Instytutu Globalnych Systemów na Uniwersytecie w Exeter: Chris A. Boulton, Timothy M. Lenton i Niklas Boers, w swoich badaniach wykorzystali pomiary satelitarne. W swoich metodach badawczych wykorzystali parametr głębokości optycznej roślinności (VOD – Vegetation Optical Depth) w ocenie, ile biomasy znajduje się w roślinach, co jest ściśle związane z zawartością wody 4.
Do powyżej opisanych badań były wykorzystane dane z satelitarnego spektroradiometru obrazowego o średniej rozdzielczości (MODIS – Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer). Dzięki temu, naukowcy podzielili las deszczowy Amazonii na komórki siatki, by zidentyfikować ilość zielonych obszarów (nietkniętych) w rosnącej liczbie brązowych (wykarczowanych). Ponadto obliczyli naturalną ewolucję badanego lasu, poddanego wpływom antropogenicznych zmian, w okresie 1991-2016.
Wyżej przedstawiona mapa pokazuje ogólną zmianę VOD, gdzie kolor czerwony oznacza spadek VOD (wskazujący na utratę biomasy), a niebieski wzrost VOD.
Ogółem badanie pokazuje spadek VOD. W szczególności w południowo-wschodnich częściach dorzecza Amazonki, wzdłuż części Amazonii i na niektórych obszarach północnych.
Krytyczne spowolnienie
Mimo wszystko dr Boulton nie ocenia aż tak tragicznie stanu Amazonii. Raczej używa określenia „krytycznego spowolnienia”, gdyż po każdej suszy ekosystem Amazonii w jakiś sposób na razie odbudowuje się, choć nie jest on taki stabilny, jak przed pojawieniem się dużej częstości i intensywności, tak ekstremalnych zjawisk pogodowych jak susze i pożary. Ale jednak zawiera jakąś odporność.
Dr Boulton porównał stan odporności Amazonii do stanu piłki toczącej się w misce, i tak powiedział dla Carbon Brief:
„Im szybciej piłka wraca na dno miski, tym bardziej stabilny lub „odporny” jest system, a utrata sprężystości Amazonii jest jak ścianki miski, które stają się „płytsze”, co powoduje, że piłka toczy się z powrotem do środka miski wolniej. Ten sposób oceny utraty odporności nazywany jest teorią „krytycznego spowolnienia.” ”
Z kolei prof. Lenton w tym samym serwisie wyraził swoją opinię w następujący sposób:
„Ta metoda obliczania odporności pozwoli naukowcom wychwycić ten sygnał bez konieczności pokazywania się jako masowa zmiana w biomasie lub pokrywie drzew w lesie”.
Analizując komórki siatki za pomocą MODIS, naukowcy wyciągnęli wnioski, że w XXI wieku aż 76% ich wykazało spadek odporności na obszarze Amazonii.
—
Rys.2. Porównanie północnoatlantyckich SST (na górze), odporności Amazonii (w środku) i wylesiania użytkowania gruntów przez ludzi (%) w Amazonii (na dole). Wysokie SST wskazują na suche warunki w Amazonii. Wysoka VOD AR(1) wskazuje na niską odporność Amazonii. A wysoki procent użytkowania gruntów przez ludzi wskazuje na duże wylesianie i fragmentację lasów. Źródło: Boulton i in. (2022).
—
Zmiany wzorców opadów a zmiany temperatury powierzchni morza (SST)
Badając zmiany wzorców opadów naukowcy skorelowali je ze zmianami w temperaturze powierzchni morza (SST – Sea Surface Temperature) na tropikalnym Atlantyku i Pacyfiku.
Jak już wiadomo, gdy jest cieplejsze SST, to tropikalny pas deszczowy przesuwa się na północ. Jest to tak zwane przesunięcie Międzytropikalnej Strefy Konwergencji (ITCZ – Intertropical Convergence Zone). A to z kolei właśnie jest też przyczyną wysychania lasu deszczowego Amazonii.
Górny panel poniższego wykresu pokazuje SST, gdzie wyższe temperatury wyraźnie wskazują na bardziej suche warunki w Amazonii. Z kolei środkowy panel pokazuje odporność lasu, gdzie wyższe wartości wskazują na niższą odporność Amazonii. Natomiast dolny panel ukazuje użytkowanie gruntów przez ludzi w Amazonii w czasie, gdzie wyższe wartości wskazują na wyższy poziom wylesiania.
Boulton na konferencji prasowej powiedział, że jesteśmy coraz bliżej przekroczenia punktu krytycznego. Jednak obecne badanie nie wskazuje terminu, kiedy to się stanie. Ale, gdy spalanie paliw kopalnych oraz wylesianie, w tym Amazonii, będzie dalej postępować wraz z nasilaniem się susz i pożarów, to może to nastąpić szybciej niż myślimy. Amazonia wówczas może zmienić się w sawannę.
—
Bibliografia:
- McSweeney R., 2020 ; Explainer: Nine ‘tipping points’ that could be triggered by climate change ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/explainer-nine-tipping-points-that-could-be-triggered-by-climate-change/
- Tandon A., 2022 ; Declining ‘resilience’ pushing Amazon rainforest towards tipping point ; Carbon Brief ; https://www.carbonbrief.org/declining-resilience-pushing-amazon-rainforest-towards-tipping-point/
- Zemp D. C. et al., 2017 ; Deforestation effects on Amazon forest resilience ; Geophysical Research Letters ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2017GL072955
- Boulton C. A., et. Al., 2022 ; Pronounced loss of Amazon rainforest resilience since the early 2000s ; Nature Climate Change ; https://www.nature.com/articles/s41558-022-01287-8