Kevesebb felhő több szén-dioxidon keresztül Max-Planck-Gesellschaft
A növényzet és a felhőképződés közötti korábban ismeretlen visszacsatolási mechanizmus súlyosbíthatja az éghajlatváltozást
Minél melegebb a levegő, annál több víz képes elpárologni: egyszerű kapcsolat, amelyet a mindennapjainkból ismerünk. Ez azonban nem mindig így van, ahogy a német és a holland kutatók most megállapították: Az üvegházhatású gázok szén-dioxid-növekedése melegebb éghajlatot teremt, de kevesebb vizet párolog el. Ezt a látszólagos ellentmondást a növények okozzák, amelyek milliárd apró levélpórusukkal befolyásolják környezeti levegőjük gáz- és nedvességtartalmát. Ez pedig a későbbi folyamatok lépcsőjét indítja el, így a globális éghajlat végül tovább melegszik, amint azt a kutatók új számítások alapján egy légköri modell segítségével megtudták.
A jövőben kevesebb felhő nőhet a fű felett: A légkör szén-dioxid-koncentrációjának növekedése csökkenti a növényekből történő párolgást, így kevesebb gomolyfelhő képződik. Ily módon több napfény éri el a földet - az éghajlatváltozás fokozódik.
"Azt szerettük volna megtudni, hogy a CO2 előre látható növekedése hogyan befolyásolja a mérsékelt éghajlatú felhők képződését és milyen szerepet játszik ebben a növényzet" - mondta Jordi Vilà-Guerau de Arellano a hollandiai Wageningen Egyetemről. A geofizikus a Max Planck Kémiai és Meteorológiai Intézet munkatársaival együtt először olyan számítógépes modellt alkalmazott, amely figyelembe veszi a talajt, a víz körforgását, a légkört és a növények növekedési folyamatait. A modell eredményei hangsúlyozzák, hogy a lokális és a napi változó folyamatok a turbulencia révén nagy mértékben befolyásolhatják a légkört.
Elemzésükhöz a tudósok három forgatókönyvet szimuláltak: a légköri CO2-tartalom megduplázódása a mai 0,038 százalékról 0,075 százalékra, a globális átlaghőmérséklet két Celsius-fokkal történő emelkedése és mindkettő kombinációja. Mindhárom forgatókönyv az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület (IPCC) előrejelzésein alapul, és azokat a feltételekre határozták meg, amelyek várhatók a 2100-as évben, és összehasonlítva a 2003-as értékekkel.
A kutatócsoport megállapította, hogy a növényzet, a talaj és az atmoszféra között zajló egyes cserefolyamatok a vártnál erősebb kölcsönhatásba lépnek a CO2 növekedésével és az éghajlatváltozással. A légköri CO2-tartalom megduplázódása folyamatok kaszkádját indítja el, amelyek elején a növényi anyagcsere reakciója következik be a magasabb CO2-koncentrációra. A láncreakció oka az, hogy a növények a sztómák kinyitásával és bezárásával szabályozzák, hogy mennyi vízgőzt és szén-dioxidot cserélnek a légkörrel.
A növények korábban bezárják a pórusukat, ha nagyobb a CO2-ellátás
A kaszkád ártalmatlanul kezdődik: A megduplázott CO2-tartalom esetén a növény alsó részén több milliárdszor elhelyezkedő apró pórusok korábban bezáródnak, mert a növények gyorsabban felszívják a fotoszintézishez elegendő szén-dioxidot. Ennek azonban az a következménye, hogy a növények is kevesebb nedvességet engednek kifelé, és összességében kevesebb vízgőz jut be a légkörbe.
Ez viszont kevesebb gomolyfelhőt hoz létre, így a föld felszíne jobban felmelegszik, mert több napfény éri közvetlenül a felszínt, és nem szórják szét a felhők. A melegebb levegő most több turbulenciát idéz elő a talaj közelében lévő légkörben, ami azt jelenti, hogy több hőt, de kevesebb nedvességet szállít. A föld és a légkör ráadásul felmelegszik, mivel a növények reagálnak a megnövekedett CO2-tartalomra.
Ennek során a kutatók egy másik visszajelzést azonosítottak az éghajlati rendszerben, egy önerősítő folyamatot. A második forgatókönyvben, amikor a légkör két Celsius-fokkal felmelegszik a CO2-koncentráció növelése nélkül, ez a visszacsatolás nem fordul elő.
A párolgás 15 százalékkal csökken
Ezután a kutatók egy harmadik forgatókönyvet szimuláltak, amelyben mind a CO2-szintet, mind a hőmérsékletet megemelték. "A felhőképződésre pozitív hatással járó hatások, például a melegebb atmoszféra több vízfelvételre való képessége vagy a biomassza növekedése csak részben képes kompenzálni a felhőképződés csökkenését" - mondta Jordi Vilà-Guerau de Arellano. „A párolgás 15 százalékkal csökken. A légköri határréteg kiszárad, ami azt jelenti, hogy kevesebb felhő képződhet ”- teszi hozzá Jos Lelieveld, a mainzi Max Planck Kémiai Intézet igazgatója.
A tanulmány azt mutatja, hogy a növények csökkent párolgása közvetlen hatással van a turbulens cserefolyamatokra a földhöz közeli légköri határréteg és a szabad légkör magasabb fekvésű rétege között, és ezáltal megváltoztatja a felhő képződését.
Chiel van Heerwaarden, a Max Planck Meteorológiai Intézet munkatársa szerint: "A számítások azt mutatják, hogy a növényzet kapcsolódik a fizikai éghajlati folyamatokhoz." Hatással vannak a régiókra.