A study published this week in the renowned journal Nature shows clear signs of destabilizing carbon uptake by land ecosystems in large regions of the world. In particular, the difference between the CO₂ taken up and the CO2 released into the atmosphere in these regions increasingly differs across years, with high plant productivity (and high carbon sequestration) in some years and low plant productivity (and low sequestration) in others. The study’s authors warn that such increasing variability indicates a risk of ecosystems becoming destabilized, spiralling away from their current situation and undergoing abrupt changes.

“We have not only detected an increase in variability in these areas, but also an increase in their ‘memory’ — temporal autocorrelation — which indicates that carbon uptake in one year is increasingly positively related to the previous year. A lower carbon uptake in one year is therefore becoming more likely to be followed by an even lower uptake the next year, ” says the study’s lead author, Marcos Fernández, researcher at CREAF and University of Antwerp “These are clear symptoms of a possible destabilization of the major ecosystems affected, something that might entail an abrupt change in the way they work and, in their landscapes,” he continues. “In Mediterranean ecosystems, for example, forests could become scrublands that are unable to turn back into forests in the current climate.”

The study confirms that that the areas most at risk of destabilization have less forest cover and more cropland, are warmer, and have experienced greater rises in temperature variability, which could be related to an increase in extreme weather events, such as heatwaves and cold snaps. These areas include the Mediterranean region, eastern Africa, the west coasts of North and Central America, India and Pakistan, and Southeast Asia.

To carry out the study, the research team worked with global net ecosystem production data for the 1981-2018 period from CAMS and CarboScope, two global atmospheric inversion models. They also used net ecosystem production data from TRENDY, an ensemble of 12 dynamic global vegetation models.

Instability constrains carbon sequestration

The study shows that carbon sequestration capacity has been compromised in the regions with the greatest potential for destabilization in recent years , whereas it has increased in areas where variability has declined, such as the Amazon and parts of central and northern Europe. “In the case of the Amazon, despite carbon having been lost on average over the study period, the losses are smaller and smaller because these systems have actually been increasing their carbon sequestration capacity,” explains CREAF-based CSIC research professor Josep Peñuelas.

“Being able to predict the carbon cycle is vital to combating climate change If their carbon uptake capacity declines, society will need to reduce their carbon emissions faster than is currently assumed” remarks CREAF researcher Jordi Sardans, another of the study’s authors. “While we do not yet know whether such abrupt changes will alter the climate or plants’ carbon sequestration capacity, a possible destabilization of large regions of the biosphere complicates making predictions because it greatly increases variability.”

Does greater biodiversity mean more stability?

The study found variability in carbon sequestration to be at its greatest in regions with intermediate biodivesity too.

In ecology, it is always said that the most biodiverse ecosystems, those with the greatest wealth and diversity of species, are the most stable and productive, giving them the highest carbon sequestration capacity. The study put that notion to the test in all the regions under analysis. The researchers found carbon sequestration rates to be highest in regions with intermediate biodiversity values, and lower in places with a very high level of biodiversity, such as the tropics.. According to the authors, this could be due to the positive effect that biodiversity has on decomposition and respiration, offsetting the positive effect of photosynthesis in tropical ecosystems, something that would not happen in other ecosystems. Additionally, and in contrast to what was previously thought, the study found variability in carbon sequestration to be at its greatest in regions with intermediate biodiversity too. Given the global scale of the study, it is very difficult to pinpoint the mechanisms that have given rise to its findings.

Led by CREAFand Antwerp University, the study was carried out by a team including scientists from the Spanish National Research Council CSIC, the University of Barcelona, the University of Paris-Saclay , (France), theInternational Institute for Applied Systems Analysis(Austria), University of Oxford(UK), the Max Planck Institute for Biogeochemistry, (Germany), the University of Exeter (UK), the Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis (Canada), the University of Illinois (USA), the National Center for Atmospheric Research (USA), and the National Centre for Atmospheric Science (UK).

Article:

Fernández- Martínez M. Peñuelas J. Chevallier F, Ciais P, Obersteiner M, Rödenbeck C, Sardans J, Vicca S, Yang H, Sitch S, Friedlingstein P, Arora K, Goll D, K.Jain A,.Lombardozzi D, McGuire P, A.Janssens I, Diagnosing destabilization risk in global land carbon sinks. Nature DOI : 10.1038/s41586-023-05725-1 2021-11-17874

Source: https://blog.creaf.cat/en/noticias/carbon-sequestration-risk-destabilization-large-regions-world/

Un estudio publicado esta semana en la prestigiosa revista Nature ha detectado signos claros de que el secuestro de carbono está en riesgo de desestabilizarse en grandes regiones del planeta. El estudio demuestra que, en algunas zonas, el secuestro de carbono (la diferencia entre el CO₂ que capturan y liberan los ecosistemas a la atmósfera) ha variado mucho en los últimos años, con años con mucha productividad vegetal (mucho secuestro) y años con poca (poco secuestro). Los autores alertan de que esta variabilidad es una señal de que los ecosistemas podrían estar en riesgo de desestabilizarse y entrar en una espiral que les alejase de la situación actual y los llevara a cambios abruptos.

«Por ejemplo, en los ecosistemas mediterráneos, podríamos ver bosques que pasan a ser matorrales sin capacidad de volver a la forma original de bosque», comenta Marcos Fernández, primer autor del estudio, investigador del CREAF y colaborador de la Universidad de Barcelona que estaba en la Universidad de Antwerp en el momento de la investigación, y añade, “en estas zonas también hemos detectado otra señal, un aumento en su “memoria” (autocorrelación temporal), indicando que cada valor está cada vez más positivamente relacionado con lo anterior de modo que si un valor es decreciente, el siguiente será aún más decreciente”.

El estudio confirma que las zonas que más riesgo presentan de desestabilizarse tienen menos bosques, más cultivos, son más cálidas y han sufrido mayores aumentos en la variabilidad de sus temperaturas, lo que podría estar relacionado con un aumento de los episodios de tiempo extremo como oleadas de calor y de frío. En el mapa, estas regiones serían la zona mediterránea, la zona este de África oriental, las costas occidentales de Norte América y Centro Americano, India y Pakistán o el sureste asiático.

Para realizar el estudio el equipo de investigación ha trabajado con los datos globales de producción neta de los ecosistemas para el período 1981-2018 de dos modelos globales de inversión atmosférica (CAMS y CarboScope). También datos de producción limpia de los ecosistemas de un conjunto de 12 modelos dinámicos de vegetación global (TRENDY).

La naturaleza inestable limita el secuestro de carbono

El estudio pone de manifiesto que las regiones con un potencial más elevado de desestabilizarse en los últimos años han visto comprometida su capacidad de secuestrar carbono. Por el contrario, las zonas que han tendido a ser menos variables (Amazonas o regiones del centro y norte de Europa, entre otras) han aumentado su capacidad de secuestrar carbono. «En el caso del Amazonas vemos concretamente que aunque durante el período de estudio, de media, ha perdido carbono, cada vez pierde menos porque el sistema es ahora menos variable que antes», complementa Josep Peñuelas, profesor de investigación del CSIC en el CREAF.

“Poder predecir el ciclo del carbono es clave en la lucha contra el cambio climático. Aunque todavía no sabemos si estos cambios abruptos traerán cambios en el clima o en la capacidad de las plantas de secuestrar carbono, una potencial desestabilización de grandes regiones de la biosfera nos hace las predicciones más difíciles porque aumenta mucho la variabilidad”, comenta Jordi Sardans, también autor e investigador del CREAF.

¿Los sistemas que tienen más biodiversidad, son más estables?

La máxima variabilidad en el secuestro de carbono también se da en regiones con biodiversidad intermedia.

En ecología siempre se dice que los ecosistemas más biodiversos, con mayor diversidad y riqueza de especies, son más estables y productivos, y por tanto tienen más capacidad de secuestrar carbono. En este estudio se ha querido testear esto en todas las regiones del mundo estudiadas y se ha visto que las tasas más elevadas de secuestro de carbono se dan en regiones con biodiversidad intermedia, mientras que en lugares donde la biodiversidad es muy elevada, como ahora los trópicos, esta capacidad de secuestro de carbono es menor.. Según apuntan los investigadores, esto puede deberse a que el efecto positivo de la biodiversidad sobre la descomposición y respiración de los ecosistemas tropicales podría compensar el efecto positivo sobre la fotosíntesis, lo que no ocurriría en otros ecosistemas. Por otra parte, y en contra de lo que se pensaba, este trabajo también apunta a que la máxima variabilidad en el secuestro de carbono también se da en regiones con biodiversidad intermedia. Dada la escala global de este estudio, entender los mecanismos detrás de estos resultados resulta muy difícil.

El artículo ha estado liderado por el CREAF y la Universitat de Antwerp, Bélgica, ha contado con la colaboración de un equipo con miembros del Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC, de la Universitat de Barcelona, la Universidad Paris-Saclay, Francia, delInternational Institute for Applied Systems Analysis, Austria, la Universidad de Oxford, Reino Unido, del Max Planck Institute for Biogeochemistry, Alemania, de la Universidad de Exeter, Reino Unido, del Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis , Canada, de la Universidad de Illinois, EEUU, del National Center for Atmospheric Research, EEUU y del National Centre for Atmospheric Science, Reino Unido.

Artículo:

Fernández- Martínez M. Peñuelas J. Chevallier F, Ciais P, Obersteiner M, Rödenbeck C, Sardans J, Vicca S, Yang H, Sitch S, Friedlingstein P, Arora K, Goll D, K.Jain A,.Lombardozzi D, McGuire P, A.Janssens I, Diagnosing destabilization risk in global land carbon sinks. Nature DOI : 10.1038/s41586-023-05725-1 2021-11-17874

Fuente: https://blog.creaf.cat/es/noticias/secuestro-carbono-riesgo-desestabilizarse-grandes-regiones-planeta/

Un estudi publicat aquesta setmana a la prestigiosa revista Nature ha detectat signes clars de que el segrest de carboni està en risc de desestabilitzar-se en grans regions del planeta. L’estudi demostra que, en algunes zones, el segrest de carboni (la diferencia entre el CO₂ que capturen i alliberen els ecosistemes a l’atmosfera) ha variat molt els darrers anys, amb anys amb molta productivitat vegetal (molt segrest) i anys amb poca (poc segrest). Els autors alerten que aquesta variabilitat és una senyal que els ecosistemes podrien estar en risc de desestabilitzar-se i entrar en una espiral que els allunyés de la situació actual i els portés a canvis abruptes.

“Per exemple, als ecosistemes mediterranis, hi podríem veure boscos que passen a ser matollars sense capacitat de retornar a la forma original de bosc”, comenta Marcos Fernández, primer autor de l’estudi, investigador del CREAF i col·laborador de la Universitat de Barcelona que estava a la Universitat d’Antwerp en el moment de la recerca , i afegeix, “en aquestes zones també hem detectat una altra senyal, un augment en la seva “memòria” (autocorrelació temporal), indicant que cada valor està cada cop més positivament relacionat amb l’anterior de manera que si un valor és decreixent, el següent encara serà més decreixent”.

L’estudi confirma que les zones que més risc presenten de desestabilitzar-se tenen menys boscos, més conreus, són més càlides i han patit augments més grans en la variabilitat de les seves temperatures, el que podria estar relacionat amb un augment dels episodis de temps extrem com ara onades de calor i de fred. En el mapa, aquestes regions serien la zona mediterrània, la zona est d’Àfrica oriental, les costes occidentals de Nord Amèrica y Centre Americà, Índia i Pakistan o el sud est asiàtic.

Per fer l’estudi l’equip de recerca ha treballat amb les dades globals de producció neta dels ecosistemes per al període 1981-2018 de dos models globals d’inversió atmosfèrica (CAMS i CarboScope). També dades de producció neta dels ecosistemes d’un conjunt de 12 models dinàmics de vegetació global (TRENDY).

La natura inestable limita el segrest de carboni

L’estudi fa palès que les regions amb un potencial més elevat de desestabilitzar-se els darrers anys han vist compromesa la seva capacitat de segrestar carboni. Al contrari, les zones que han tendit a ser menys variables (Amazones o regions del centre i nord d’Europa, entre d’altres) han augmentat la seva  capacitat de segrestar carboni. “En el cas de l’Amazones veiem concretament que tot i que durant el període d’estudi, de mitjana, ha perdut carboni, cada cop en perd menys perquè el sistema és ara menys variable que abans”, complementa Josep Peñuelas, professor d’investigació del CSIC al CREAF.

“Poder predir el cicle del carboni és clau en la lluita contra el canvi climàtic. Tot i que encara no sabem si aquests canvis abruptes portaran canvis en el clima o en la capacitat de les plantes de segrestar carboni, una potencial desestabilització de grans regions de la biosfera ens fa les prediccions més difícils perquè augmenta molt la variabilitat”, comenta Jordi Sardans, també autor i investigador del CREAF.

Els sistemes que tenen més biodiversitat són més estables?

La màxima variabilitat en el segrest de carboni també es dona en regions amb biodiversitat intermèdia.

En ecologia sempre es diu que els ecosistemes més biodiversos, amb més diversitat i riquesa d’espècies, són més estables i productius, i per tant tenen més capacitat de segrestar carboni. En aquest estudi s’ha volgut testejar això en totes les regions del món estudiades i s’ha vist que les taxes més elevades de segrest de carboni es donen a regions amb biodiversitat intermèdia, mentre que a llocs on la biodiversitat és molt elevada, com ara els tròpics, aquesta capacitat de segrest de carboni és més baixa. Segons apunten els investigadors, això pot ser degut a que l’efecte positiu de la biodiversitat sobre la descomposició i respiració dels ecosistemes tropicals podria compensar l’efecte positiu sobre la fotosíntesi, cosa que no passaria en altres ecosistemes. D’altra banda, i en contra del que es pensava, aquest treball també apunta a que la màxima variabilitat en el segrest de carboni també es dona en regions amb biodiversitat intermèdia. Donada l’escala global d’aquest estudi, escatir els mecanismes darrera d’aquests resultats resulta molt difícil.

L’article ha estat liderat pel CREAF i la Universitat d’Antwerp, Bèlgica, ha comptat amb la col·laboració d’un equip amb membres del Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC, de la Universitat de Barcelona, la Universitat Paris-Saclay, França, de l’International Institute for Applied Systems Analysis, Àustria, la Universitat d’Oxford, Regne Unit, del Max Planck Institute for Biogeochemistry, Alemanya, de la Universitat d’Exeter, Regne Unit, del Canadian Centre for Climate Modelling and Analysis, Canada, de la Universitat d’Illinois, EEUU, del National Center for Atmospheric Research, EEUU i del National Centre for Atmospheric Science, Regne Unit.

Article:

Fernández- Martínez M. Peñuelas J. Chevallier F, Ciais P, Obersteiner M, Rödenbeck C, Sardans J, Vicca S, Yang H, Sitch S, Friedlingstein P, Arora K, Goll D, K.Jain A,.Lombardozzi D, McGuire P, A.Janssens I, Diagnosing destabilization risk in global land carbon sinks. Nature DOI : 10.1038/s41586-023-05725-1 2021-11-17874

Font: https://blog.creaf.cat/noticies/segrest-carboni-risc-desestabilitzar-se-grans-regions-del-planeta/