Las simulaciones realizadas por científicos brasileños en una supercomputadora del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE) muestran que el impacto directo del aumento de los niveles de dióxido de carbono en la selva amazónica sería una reducción de las precipitaciones equivalente o incluso mayor que el impacto de la sustitución completa de el bosque por pastos. El resultado llama la atención sobre la necesidad de acciones regionales y globales para mitigar los efectos adversos del cambio climático. Crédito:João Marcos Rosa / AmazonFACE
Un aumento del 50% en el nivel de dióxido de carbono (CO 2 ) en la atmósfera podría reducir las precipitaciones en la Amazonía tanto o incluso más que la sustitución de todo el bosque por pastos. El aumento de CO 2 reduciría la cantidad de vapor de agua emitido por el bosque, lo que lleva a una caída anual del 12% en el volumen de lluvia, mientras que la deforestación total reduciría las lluvias en un 9%.
Estas estimaciones se presentan en un estudio publicado en Biogeociencias por científicos afiliados al Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (INPE), la Universidad de São Paulo (USP) y la Universidad de Campinas (UNICAMP) en Brasil, y con la Universidad Técnica de Munich (TUM) en Alemania.
"CO 2 es un insumo básico para la fotosíntesis, así que cuando aumenta en la atmósfera, la fisiología vegetal se ve afectada y esto puede tener un efecto en cascada sobre la transferencia de humedad de los árboles a la atmósfera [transpiración], la formación de lluvia en la región, biomasa forestal, y varios otros procesos, "dijo David Montenegro Lapola, último autor del artículo.
Lapola es profesora en el Centro de Investigaciones Meteorológicas y Climáticas Aplicadas a la Agricultura (CEPAGRI) de la UNICAMP e investigadora principal de un proyecto financiado a través del Programa de Investigación de la FAPESP sobre Cambio Climático Global (RPGCC). El estudio también fue parte de un Proyecto Temático financiado por la FAPESP y apoyado por una beca postdoctoral otorgada al penúltimo autor.
Los investigadores se propusieron investigar cómo los efectos fisiológicos del aumento de CO atmosférico 2 en las plantas influyen en el régimen de lluvias. Las plantas transpiran menos a medida que el suministro de CO 2 aumenta, emitiendo menos humedad a la atmósfera y, por tanto, generando menos lluvia.
Normalmente, sin embargo, predicciones sobre el aumento de CO atmosférico 2 no disociar sus efectos fisiológicos de sus efectos sobre el equilibrio de la radiación en la atmósfera. En este último caso, el gas evita que parte de la energía reflejada del sol se escape de la atmósfera, causando el fenómeno de calentamiento conocido como efecto invernadero.
Proyecciones presentadas en el último informe del Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), teniendo en cuenta los cambios en el balance de radiación atmosférica más los efectos fisiológicos en las plantas, ya había pronosticado una posible reducción de hasta un 20% en la precipitación anual en la Amazonía y mostró que gran parte del cambio en el régimen de precipitación de la región será controlado por la forma en que el bosque responde fisiológicamente al aumento de CO 2 .
Para el estudio publicado recientemente, los investigadores realizaron simulaciones en la supercomputadora del Centro de Estudios Climáticos y Pronósticos del Tiempo (CPTEC) del INPE en Cachoeira Paulista, estado de São Paulo. Proyectaron escenarios en los que el nivel atmosférico de CO 2 aumentó un 50% y el bosque fue reemplazado por completo por pastos para descubrir cómo estos cambios afectaron la fisiología del bosque durante un período de 100 años.
"Para nuestra sorpresa, solo el efecto fisiológico sobre las hojas del bosque generaría una caída anual del 12% en la cantidad de lluvia [252 milímetros menos por año], mientras que la deforestación total llevaría a una caída del 9% [183 mm]. Estos números son mucho más altos que la variación natural de la precipitación entre un año y el siguiente, que es 5%, "Dijo Lapola.
Los hallazgos llaman la atención sobre la necesidad de una acción local para reducir la deforestación en los nueve países que comparten la cuenca del Amazonas y una acción global para reducir el CO 2 emisiones a la atmósfera de las fábricas, vehículos y centrales eléctricas, por ejemplo.
Lapola es uno de los coordinadores del experimento AmazonFACE. El acrónimo significa Enriquecimiento de dióxido de carbono al aire libre. Instalado no muy al norte de Manaus, el experimento elevará el nivel de CO 2 sobre pequeñas extensiones de selva tropical y analizar los cambios resultantes en la fisiología de las plantas y la atmósfera. El experimento podría anticipar el escenario de cambio climático previsto para este siglo.
Transpiración en bosques y pastos
Los escenarios proyectados por las simulaciones por computadora mostraron que la disminución de la lluvia fue causada por una reducción de alrededor del 20% en la transpiración de las hojas. Los motivos de la reducción son diferentes en cada situación, sin embargo.
Los estomas son portales microscópicos en las hojas de las plantas que controlan el intercambio de gases para la fotosíntesis. Se abren para capturar CO 2 y al mismo tiempo emiten vapor de agua. En el escenario con más CO 2 en el aire, los estomas permanecen abiertos por menos tiempo y emiten menos vapor de agua, reduciendo la formación de nubes y la lluvia.
La contracción total del área foliar es otra razón. Si todo el bosque fuera reemplazado por pastos, el área foliar se reduciría un 66%. Esto se debe a que el bosque contiene varias capas de hojas superpuestas en los árboles, de modo que el área foliar por metro cuadrado es hasta seis veces mayor que en el suelo. Finalmente, ambos niveles crecientes de CO 2 y la deforestación también influyen en el viento y el movimiento de las masas de aire, which play a key role in the precipitation regime.
"The forest canopy has a complex surface made up of the tops of tall trees, low trees, leaves and branches. This is called canopy surface roughness. The wind produces turbulence, with eddies and vortices that in turn produce the instability that gives rise to the convection responsible for heavy equatorial rainfall, " Lapola said. "Pasture has a smooth surface over which the wind always flows forward, and without forest doesn't produce vortices. The wind intensifies as a result, bearing away most of the precipitation westward, while much of eastern and central Amazonia, the Brazilian part, has less rain."
The decrease in transpiration caused by rising levels of CO 2 leads to a temperature increase of up to two degrees because there are fewer water droplets to mitigate the heat. This factor triggers a cascade of phenomena that result in less rain owing to inhibition of so-called deep convection (very tall rain clouds heavy with water vapor).
"A next step would be to test other computational models and compare the results with our findings, " Lapola said. "Another important initiative would consist of more experiments like FACE, as only these can supply data to verify and refine modeling simulations like the ones we performed."
