Satellietwaarnemingen tonen aan dat veranderende neerslagpatronen invloed hebben op gewassen en bossen

Veranderingen in Neerslag en de Reactie van Planten

Een nieuwe studie onder leiding van NASA toont aan dat de manier waarop regen valt in een bepaald jaar bijna net zo belangrijk is voor de wereldwijde vegetatie als de hoeveelheid neerslag. In een rapport dat op 11 december in Nature werd gepubliceerd, lieten de onderzoekers zien dat zelfs in jaren met vergelijkbare neerslagtotalen, planten anders presteerden wanneer het water in minder, maar grotere hoeveelheden viel.

In jaren met minder frequente maar geconcentreerdere neerslag, gedijde de vegetatie in drogere omgevingen zoals het zuidwesten van de VS beter. In vochtige ecosystemen, zoals het regenwoud in Midden-Amerika, presteerde de vegetatie doorgaans slechter, mogelijk omdat ze niet bestand was tegen de langere droge periodes.

Wetenschappers hebben eerder geschat dat bijna de helft van de wereldwijde vegetatie voornamelijk wordt aangestuurd door de hoeveelheid neerslag die in een jaar valt. De rol van dagelijkse variabiliteit is echter minder goed begrepen, aldus hoofdonderzoeker Andrew Feldman, een hydrologe en ecosysteemwetenschapper bij NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland. Veranderende neerslagpatronen veroorzaken sterkere regenstormen met langere droge tussenperiodes vergeleken met een eeuw geleden.

Feldman legde uit: “Je kunt het zo zien: als je een kamerplant hebt, wat gebeurt er dan als je op zondag een volle kan water geeft in plaats van een derde op maandag, woensdag en vrijdag?” Op grotere schaal, zoals in de Amerikaanse maïsband of een regenwoud, kan dit antwoorden opleveren over gewasopbrengsten en uiteindelijk hoeveel kooldioxide planten uit de atmosfeer verwijderen.

Bloei in de Woestijn

Het team, bestaande uit onderzoekers van het Amerikaanse Ministerie van Landbouw en verschillende universiteiten, analyseerde twee decennia aan veld- en satellietobservaties, die miljoenen vierkante mijlen besloegen. Hun studiegebied omvatte diverse landschappen van Siberië tot het zuidelijkste punt van Patagonië.

Ze ontdekten dat planten op 42% van het vegetatiedek van de aarde gevoelig waren voor dagelijkse variabiliteit in neerslag. Van deze planten presteerde iets meer dan de helft beter, vaak met verhoogde groei, in jaren met minder maar intensere regendagen. Dit gold zowel voor landbouwgronden als voor drogere landschappen zoals graslanden en woestijnen.

In tegenstelling hiermee presteerden loofbossen (bijvoorbeeld eiken, esdoorns en beuken) en regenwouden in lagere en middelste breedtegraden slechter onder deze omstandigheden. Dit effect was vooral uitgesproken in de Indo-Pacifische regenwouden, waaronder die in de Filippijnen en Indonesië. Statistisch gezien was de dagelijkse variabiliteit in neerslag bijna net zo belangrijk als de jaarlijkse neerslagtotalen voor de wereldwijde groei.

Rol van Planten in de Koolstofcyclus

De nieuwe studie maakte voornamelijk gebruik van een reeks NASA-missies en datasets, waaronder het Integrated Multi-satellitE Retrievals for GPM (IMERG) algoritme, dat neerslag- en sneeuwvalpercentages voor het grootste deel van de planeet elke 30 minuten levert met behulp van een netwerk van internationale satellieten.

Om de reactie van planten van dag tot dag te meten, berekenden de onderzoekers hoe groen een gebied leek in satellietbeelden. “Groenheid,” ook wel de Genormalizeerde Verschil Vegetatie Index genoemd, wordt vaak gebruikt om de dichtheid en gezondheid van vegetatie te schatten. Ze volgden ook een zwakke roodachtige lichtstraal die planten uitzenden tijdens de fotosynthese, wanneer een plant zonlicht absorbeert om kooldioxide en water om te zetten in voedsel. Het chlorofyl “lekt” ongebruikte fotonen. Dit zwakke licht wordt zonne-geïnduceerde fluorescentie genoemd en is een teken van bloeiende vegetatie.

Hoewel het niet zichtbaar is met het blote oog, kan plantfluorescentie worden gedetecteerd door instrumenten aan boord van satellieten zoals NASA’s Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2). Gelanceerd in 2014, heeft OCO-2 de sterke fluorescentie van het Amerikaanse Midwesten waargenomen tijdens het groeiseizoen.

Feldman benadrukte dat de bevindingen de vitale rol van planten in de koolstofcyclus onderstrepen. Vegetatie, waaronder gewassen, bossen en graslanden, vormt een enorme koolstof “put” die overtollig kooldioxide uit de atmosfeer absorbeert. “Een beter begrip van hoe planten van dag tot dag gedijen of achteruitgaan, storm voor storm, kan ons helpen hun rol in die kritieke cyclus beter te begrijpen,” aldus Feldman.