Il trade-off fra siccità e assorbimento di CO2

Ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno scoperto che la siccità e la variabilità delle acque terrestri hanno avuto un effetto crescente sul ciclo del carbonio nei tropici negli ultimi sessant'anni. La maggior parte dei modelli climatici non riesce a catturare questa osservazione. Ciò potrebbe significare che gli ecosistemi terrestri assorbiranno meno CO2 del previsto nel loro ruolo di pozzi di assorbimento del carbonio in futuro.

Ecosistemi tropicali e foreste pluviali in condizioni di stress idrico: veduta aerea del lago Anama a Manaus, in Brasile, nell'ottobre 2005 dopo che un mese di siccità aveva abbassato di diversi metri il livello di parti del Rio delle Amazzoni.

Ne avevamo già parlato qui. Oggi giunge l'ennesima conferma che la siccità stia riducendo sempre più l'assorbimento di CO2 ai tropici.

Le piante assorbono CO2 per crescere. Lo estraggono dall'atmosfera e lo usano per costruire composti organici per mezzo della fotosintesi e dell'acqua. Gli ecosistemi terrestri hanno assorbito in media circa il 32% delle emissioni di CO2 causate dall'attività umana negli ultimi sei decenni. Se e fino a che punto la vegetazione terrestre possa continuare a funzionare come serbatoio di carbonio in un clima che cambia è una questione chiave nella scienza del clima ed è di vitale importanza politica.

Il sistema climatico della Terra presenta numerosi cicli di feedback. Si tratta di processi innescati dal riscaldamento globale che hanno un effetto di feedback sul cambiamento climatico e lo amplificano o lo diminuiscono. Tali cicli di feedback del sistema del carbonio sono difficili da misurare e modellare e rappresentano un importante fattore di incertezza nelle proiezioni climatiche. 

È quindi difficile quantificare esattamente come i pozzi di carbonio terrestri risponderanno a ulteriori cambiamenti climatici indotti dall'uomo

afferma Sonia Seneviratne, prof di Land-​Climate Dynamics all'ETH di Zurigo.

Fino ad ora, la letteratura disponibile suggeriva che i pozzi di assorbimento del carbonio terrestre potrebbero essere chiaramente influenzati solo da un aumento alto o molto alto del riscaldamento globale, cioè da 2 a 4 gradi Celsius. Ora, un team di ricercatori guidato da Seneviratne ha trovato prove che gli ecosistemi terrestri potrebbero essere meno resistenti ai cambiamenti climatici di quanto si pensasse in precedenza. 

Abbiamo scoperto che i pozzi di carbonio tropicali stanno diventando sempre più vulnerabili alla scarsità d'acqua 

afferma Laibao Liu, ricercatore post-doc nel gruppo di Seneviratne e primo autore dello studio pubblicato l'altro ieri su Nature.

Ciclo di feedback tra carbonio e clima 

I risultati suggeriscono che la siccità ha avuto un impatto crescente sul ciclo del carbonio nei tropici negli ultimi 60 anni, con la vegetazione che assorbe sempre meno CO2 durante gli eventi di siccità, un effetto che la maggior parte dei modelli climatici non è in grado di catturare. 

Ciononostante, il cambiamento osservato sembra basarsi su un noto circuito di retroazione: in condizioni di caldo e secco, le piante smettono di assorbire CO2 per evitare la perdita d'acqua. Inoltre, può verificarsi anche un aumento della mortalità delle piante e degli eventi di incendio, che porta al rilascio aggiuntivo di CO2 nella biosfera. Se tali condizioni dovessero verificarsi più spesso, potrebbe portare a una riduzione dei pozzi di CO2 terrestre e quindi a un ulteriore aumento del riscaldamento globale. 

Già nel 2018, il team di Seneviratne - come segnalato nel post linkato sopra - ha dimostrato su scala globale come gli ecosistemi stressati assorbano meno carbonio durante le gravi siccità, vale a dire come la concentrazione di CO2 nell'atmosfera aumenti in modo significativo negli anni di siccità. Infatti, il tasso di crescita della CO2 atmosferica varia di anno in anno in linea con la disponibilità idrica terrestre. La sfida più grande era scoprire dove si verificavano le siccità nel mondo. Da allora, la sofisticata osservazione satellitare dei serbatoi d'acqua della Terra ha permesso di determinarlo con maggiore precisione.

Anomalie detrendizzate della temperatura (T) tropicale annuale rispetto allo stoccaggio idrico terrestre (WS) tropicale rispetto al tasso di crescita della CO2 atmosferica (CGR). I valori di CGR sono indicati dalla barra colorata (Liu et al. 2023)

La siccità è correlata al ciclo del carbonio

In questo studio, i ricercatori volevano scoprire se c'era un cambiamento nella correlazione tra la disponibilità di acqua e il tasso di crescita della CO2 nel tempo. 

Poiché le fluttuazioni annuali dei tassi di crescita della CO2 sono chiaramente dominate dai flussi di carbonio tra terra e atmosfera ai tropici, siamo stati in grado di indagare su questa questione globale utilizzando i dati sul clima tropicale degli ultimi sessant'anni

spiega Liu. 

In particolare, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che l'accoppiamento tra disponibilità di acqua tropicale e tassi di crescita della CO2 si è intensificato nel periodo di 30 anni tra il 1989 e il 2018 rispetto al periodo dal 1960 al 1989. 

In altre parole, l'acqua tropicale - o più precisamente la sua scarsità - è diventata un fattore sempre più limitante che modella il ciclo del carbonio fluttuante ogni anno e i suoi cicli di feedback.

Il senno di poi non è una previsione

I risultati danno a Seneviratne motivo di preoccupazione, in quanto evidenziano un processo che potrebbe intensificare il riscaldamento globale. Ora vuole scoprire cosa ha causato la siccità tropicale sempre più grave e la maggiore sensibilità degli ecosistemi tropicali, e perché i modelli climatici non riescono ancora a catturare queste caratteristiche. Una possibile spiegazione potrebbe essere rappresentata dai cambiamenti nelle caratteristiche spaziali dell'ENSO, come scrivono i ricercatori nel loro studio. Ma è troppo presto per dare risposte certe. 

Seneviratne esorta anche alla cautela nel non saltare a conclusioni affrettate. 

Il nostro studio ha esaminato i dati storici, non direttamente le proiezioni. I risultati non forniscono previsioni

sottolinea la ricercatrice.

Tuttavia, qualsiasi aumento dell'effetto della siccità sul ciclo del carbonio non sarebbe di buon auspicio. 

Prevediamo che molte regioni con una vegetazione estesa, in particolare l'Amazzonia ai tropici, saranno maggiormente colpite dalla siccità con l'aumento delle temperature

aggiunge Seneviratne. 

Il fatto che i modelli climatici non riflettano l'accresciuto ruolo della limitazione dell'acqua potrebbe significare che l'assorbimento di carbonio da parte delle piante e la resilienza della vegetazione alla siccità siano stati sopravvalutati. 

Ciò influirebbe sulla valutazione degli obiettivi e delle misure climatiche e ci renderebbe necessario ricalcolare il bilancio globale del carbonio per le emissioni rimanenti

aggiunge Liu. I modelli climatici devono però prima di tutto essere in grado di tenere adeguatamente conto delle conseguenze della siccità sul ciclo del carbonio. Solo così si potranno fare proiezioni più accurate per i futuri pozzi di assorbimento di carbonio sulla terraferma.