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Mar 24, 2023

Acqua tropicale sempre più negativa

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Negli ultimi sei decenni gli ecosistemi terrestri hanno assorbito circa il 32% delle emissioni totali di CO2 di origine antropica1. Le grandi incertezze sui feedback del carbonio e del clima terrestre, tuttavia, rendono difficile prevedere come il bacino di assorbimento del carbonio terrestre risponderà ai futuri cambiamenti climatici2. Le variazioni interannuali del tasso di crescita della CO2 atmosferica (CGR) sono dominate dai flussi di carbonio terra-atmosfera ai tropici, offrendo l’opportunità di esplorare le interazioni carbonio-clima terra3,4,5,6. Si ritiene che le variazioni del CGR siano in gran parte controllate dalla temperatura7,8,9,10 ma esistono anche prove di uno stretto accoppiamento tra disponibilità di acqua e CGR11. Qui, utilizziamo un record di CO2 atmosferica globale, stoccaggio dell’acqua terrestre e dati sulle precipitazioni per indagare i cambiamenti nella relazione interannuale tra le condizioni climatiche terrestri tropicali e il CGR in un clima che cambia. Troviamo che la relazione interannuale tra disponibilità di acqua tropicale e CGR è diventata sempre più negativa nel periodo 1989-2018 rispetto al periodo 1960-1989. Ciò potrebbe essere correlato a cambiamenti spazio-temporali nelle anomalie della disponibilità di acqua tropicale guidate da spostamenti nelle teleconnessioni di El Niño/Oscillazione Meridionale, compreso il calo degli effetti compensativi spaziali dell’acqua9. Dimostriamo anche che la maggior parte dei modelli accoppiati del Sistema Terra e della Superficie Terrestre all’avanguardia non riproducono l’intensificarsi dell’accoppiamento acqua-carbonio. I nostri risultati indicano che la disponibilità di acqua tropicale controlla sempre più la variabilità interannuale del ciclo del carbonio terrestre e modula i feedback del carbonio-clima terrestre tropicale.

Le variazioni interannuali (IAV) del tasso di crescita della CO2 (CGR) risultano fortemente correlate con El Niño/Oscillazione Meridionale (ENSO)12,13 (ad esempio, R = −0,55, P < 0,05 nel rif. 12, Pearson coefficiente di correlazione), in particolare con variazioni di temperatura tropicale7,8,9 (ad esempio, R = 0,7, P <0,01 nel rif. 7), nonostante l'IAV inferiore della temperatura tropicale rispetto ad altre località14. La sensibilità storica dell’IAV del CGR alla temperatura tropicale è stata ulteriormente identificata come un vincolo osservativo che può ridurre significativamente le incertezze nei bilanci previsti del carbonio tropicale5. Rispetto alla temperatura tropicale, la precipitazione tropicale simultanea non è ben correlata con CGR15,16 (ad esempio, R = −0,19, P > 0,1 nel rif. 16) ma è stato dimostrato che la precipitazione tropicale ritardata spiega fortemente l'IAV del CGR o del territorio netto tropicale flusso di carbonio7,17 (ad esempio, R = −0,5, P <0,05 nel rif. 7), risultando in un ruolo ambiguo della disponibilità di acqua nel controllo del CGR da una prospettiva di processo. Recentemente, il lancio di satelliti gemelli del Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) ha consentito la misurazione diretta della variabilità dello stoccaggio dell'acqua terrestre (WS) e un'analisi successiva ha mostrato che è strettamente accoppiato a CGR11 (R = −0,85, P < 0,01). Tuttavia, nel contesto del cambiamento climatico, non è chiaro se l’accoppiamento clima terrestre-carbonio individuato sia costante nel tempo o possa variare in base ai cambiamenti delle forzanti climatiche e del clima medio.

Qui, indaghiamo i cambiamenti nella relazione interannuale tra le condizioni climatiche del territorio tropicale e il CGR negli ultimi decenni. Per integrare la registrazione osservativa più breve dei satelliti GRACE, utilizziamo anche la variabilità WS a lungo termine recentemente ricostruita18. Inoltre, la precipitazione annuale ritardata di 6 mesi (LagP) può approssimare bene l'IAV tropicale WS aggregato e correlarsi con l'IAV CGR, emergendo come un altro proxy efficiente per la disponibilità di acqua terrestre tropicale IAV (metodi). Ciò aiuta anche a spiegare perché le precipitazioni ritardate erano ben correlate con il CGR nei risultati precedenti7,17.

Per tutte le variabili viene eseguito il detrend su scala temporale annuale rimuovendo il trend lineare a lungo termine, mentre ci concentriamo sulla relazione nella variabilità interannuale. Anche gli anni successivi alle eruzioni del Monte Agung (1962 e 1963), El Chichón (1982) e del Monte Pinatubo (1991–1993) sono esclusi dalle analisi per evitare perturbazioni di insolite anomalie del flusso di carbonio19. Per l'intero periodo 1960-2018, il CGR è significativamente correlato sia alla temperatura tropicale (RT, CGR = 0,64, P <0,01, coefficiente di correlazione di Pearson) che al WS tropicale (RWS, CGR = -0,58, P <0,01) (Fig. 1a ). Il segno opposto nelle due relazioni suggerisce che condizioni climatiche più calde (anomalia positiva della temperatura) e più secche (anomalia WS negativa) hanno generalmente smorzato il deposito di carbonio terrestre e quindi aumentato la crescita di CO2 atmosferica negli ultimi decenni. C’è anche una piccola percentuale di CGR che non rientra nel modello generale, suggerendo il ruolo di altri fattori, come le emissioni antropogeniche eccezionali (non lineari) o il deposito di carbonio nell’oceano.