Un nuevo estudio de Columbia Engineering, dirigido por Pierre Gentine, profesor asociado de ingeniería ambiental y de la tierra, analiza las observaciones satelitales globales y muestra que la vegetación altera el clima y los patrones meteorológicos hasta en un 30 por ciento. Usando un nuevo enfoque, los investigadores encontraron que la retroalimentación entre la atmósfera y la vegetación (biosfera terrestre) puede ser bastante fuerte, explicando hasta el 30 por ciento de la variabilidad en la precipitación y la radiación superficial. El documento (DOI 10.1038 / ngeo2957), publicado el 29 de mayo en Naturaleza Geociencia , es el primero en analizar las interacciones entre la biosfera y la atmósfera utilizando datos puramente de observación y podría mejorar en gran medida las predicciones meteorológicas y climáticas críticas para el manejo de cultivos, seguridad alimentaria, Suministros de agua, sequías, y olas de calor.

"Si bien actualmente podemos hacer predicciones meteorológicas bastante fiables, como, por ejemplo, previsiones de cinco días, no tenemos un buen poder predictivo en la escala de tiempo subestacional a estacional, que es esencial para la seguridad alimentaria, ", Dice Gentine." Al observar y modelar con mayor precisión las reacciones entre la fotosíntesis y la atmósfera, como hicimos en nuestro periódico, deberíamos ser capaces de mejorar los pronósticos climáticos en escalas de tiempo más largas ".

La vegetación puede afectar el clima y los patrones meteorológicos debido a la liberación de vapor de agua durante la fotosíntesis. La liberación de vapor en el aire altera los flujos de energía de la superficie y conduce a la posible formación de nubes. Las nubes alteran la cantidad de luz solar, o radiación, que puede llegar a la tierra, afectando el equilibrio energético de la Tierra, y en algunas áreas puede provocar precipitaciones. "Pero, hasta nuestro estudio, Los investigadores no han podido cuantificar exactamente en observaciones cuánta fotosíntesis, y la biosfera en general, puede afectar el tiempo y el clima, "dice Julia Green, Estudiante de doctorado de Gentine y autor principal del artículo.

Avances recientes en observaciones satelitales de fluorescencia inducida por el sol, un proxy para la fotosíntesis, permitió al equipo inferir la actividad de la vegetación. Utilizaron datos de teledetección para la precipitación, radiación, y temperatura para representar la atmósfera. Luego aplicaron una técnica estadística para comprender la causa y el circuito de retroalimentación entre la biosfera y la atmósfera. El suyo es el primer estudio que investiga las interacciones tierra-atmósfera para determinar tanto la fuerza del mecanismo predictivo entre variables como la escala de tiempo en la que ocurren estos vínculos.

Los investigadores encontraron que los ciclos sustanciales de retroalimentación de la precipitación de la vegetación a menudo ocurren en regiones semiáridas o monzónicas. en efecto, puntos críticos que son de transición entre la limitación de energía y agua. Además, En varias regiones moderadamente húmedas a menudo hay fuertes retroalimentaciones de la radiación de la biosfera, por ejemplo, en el este de EE. UU. y en el Mediterráneo, donde la precipitación y la radiación aumentan el crecimiento de la vegetación. El crecimiento de la vegetación mejora la transferencia de calor y aumenta la altura de la capa límite de la Tierra, la parte más baja de la atmósfera que es muy sensible a la radiación de la superficie. Este aumento, a su vez, afecta la nubosidad y la radiación superficial.

"Los modelos actuales del sistema terrestre subestiman estas reacciones de precipitación y radiación principalmente porque subestiman la respuesta de la biosfera a la radiación y la respuesta al estrés hídrico, "Dice Green." Descubrimos que las retroalimentaciones de la atmósfera y la biosfera se agrupan en puntos calientes, en regiones climáticas específicas que también coinciden con áreas que son importantes fuentes y sumideros continentales de CO2. Nuestra investigación demuestra que esas retroalimentaciones también son esenciales para el ciclo global del carbono:ayudan a determinar el balance neto de CO2 de la biosfera y tienen implicaciones para mejorar las decisiones críticas de gestión en la agricultura. seguridad, cambio climático, y mucho más."

Gentine y su equipo ahora están explorando formas de modelar cómo las interacciones entre la atmósfera y la biosfera pueden cambiar con un clima cambiante. además de aprender más sobre los impulsores de la fotosíntesis, para comprender mejor la variabilidad atmosférica.

Paul Dirmeyer, un profesor en el departamento de atmosférica, ciencias oceánicas y de la tierra en la Universidad George Mason que no participó en el estudio, notas:"Green et al. presentaron una nueva idea intrigante y emocionante, expandiendo nuestras medidas de retroalimentación tierra-atmosférica principalmente de un fenómeno de los ciclos del agua y la energía para incluir la biosfera, tanto como una respuesta al forzamiento climático como un forzamiento a la respuesta climática ".

El estudio se titula "Retroalimentaciones regionalmente fuertes entre la atmósfera y la biosfera terrestre".