Исследование NASA показывает, что 13-летнее иссушение Амазонии вызвало сокращение растительности
Сокращение количества растительности в восточной и юго-восточной Амазонии за 13 лет связано с десятилетним снижением количества осадков в регионе, как установлено в новом исследовании, финансируемом NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США).
Поскольку глобальные климатические модели прогнозируют дальнейшее иссушение Амазонии в будущем, потенциальная потеря растительности и связанное с этим сокращение накопления углерода могут ускорить глобальное изменение климата.
Исследование основано на новом методе измерения «зелени» растений и деревьев с помощью спутников. В то время как один спутник NASA зафиксировал снижение количества осадков до 25% на двух третях территории Амазонии с 2000 по 2012 год, набор других спутниковых инструментов наблюдал снижение зелени на 0,8% над Амазонкой. Исследование было опубликовано 11 ноября в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Хотя сокращение зелёной растительности было небольшим, площадь, на которой оно произошло, огромна: 2,1 миллиона квадратных миль (5,4 миллиона квадратных километров), что эквивалентно более чем половине площади континентальной части США. Тропические леса Амазонии являются одним из крупнейших поглотителей атмосферного CO₂ на планете.
«Другими словами, если зелёность снижается, это указывает на то, что из атмосферы будет удаляться 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.
Бассейн Амазонки хранит, по оценкам, 120 миллиардов тонн углерода Земли — это примерно в 3 раза больше углерода, чем человечество выбрасывает в атмосферу каждый год. Если растительность станет менее зелёной, она будет поглощать меньше CO₂. В результате большая часть антропогенных выбросов останется в атмосфере, усиливая парниковый эффект.
Новый метод наблюдений сквозь облака
Выявление изменений в зелёности растительности над Амазонией — одна из самых сложных задач для спутниковых дистанционных датчиков. «В сезон дождей облачность обычно составляет от 85 до более 95% с позднего утра до раннего вечера, когда спутники NASA проводят измерения», — отметил соавтор Алексей Ляпустин из Центра космических полётов имени Годдарда NASA. Даже в сухой сезон средняя облачность может быть порядка 50–70%.
Используя инструменты MODIS на спутниках NASA Terra и Aqua, исследователи разработали новый метод обнаружения и удаления облаков и других источников ошибок в данных. Он анализирует одно и то же место на поверхности Земли день за днём с течением времени, выделяя стабильный сигнал на фоне постоянно меняющихся облаков и аэрозолей. Эта информация о том, как должна выглядеть поверхность, используется для обнаружения и удаления «атмосферного шума».
«Мы можем получить больше данных о поверхности и начать видеть более тонкие изменения», — сказал Ляпустин. Одно из таких изменений — соответствие зелёности Амазонии изменениям температуры поверхности моря в восточной части Тихого океана (Эль-Ниньо/Ла-Нинья). В тёплые и засушливые годы Эль-Ниньо Амазония кажется более коричневой, а в прохладные влажные годы Ла-Нинья — более зелёной.
«Наши наблюдения слишком коротки, чтобы связать иссушение с антропогенными причинами, — сказал Хилкер. — Но если, как предполагают модели глобальной циркуляции, иссушение продолжится, наши результаты свидетельствуют о том, что это может ухудшить состояние лесных крон Амазонии, что будет иметь каскадные последствия для глобального углеродного цикла и климатической динамики».
Пределы: свет или вода?
Исследователи обнаружили ещё одну тонкость в реакции Амазонии на осадки, что пролило свет на давний вопрос: что больше ограничивает сезонный рост растений — недостаток солнечного света или воды?
«Наше исследование помогло подтвердить результаты полевых наблюдений на больших территориях из космоса, — сказал Хилкер. — Мы показали, что в сухой сезон происходит позеленение, но в условиях продолжительной засухи мы наблюдаем снижение зелёности растительности».
В сухой сезон обычного года вечнозелёные растения используют грунтовые воды, наслаждаются солнечным светом и зеленеют. «Однако в периоды сильной засухи, например, в 2005 или 2010 году, воды уже недостаточно, чтобы использовать весь свет в сухой сезон», — пояснил Комптон Такер, старший научный сотрудник центра Годдарда. Вода становится лимитирующим фактором, эффекты которого могут переходить из года в год, если деревья и растительность отмирают.