Gli impatti biofisici dell’inverdimento della terra possono mitigare sostanzialmente il riscaldamento della temperatura della superficie terrestre regionale

Nature Communications volume 14, numero articolo: 121 (2023) Citare questo articolo

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Il cambiamento della vegetazione può alterare il bilancio energetico superficiale e successivamente influenzare il clima locale. Questo impatto biofisico è stato ben studiato per i casi di forestazione, ma il segno e l’entità del persistente inverdimento della terra rimangono controversi. Sulla base di osservazioni di telerilevamento a lungo termine, quantifichiamo l’impatto unidirezionale dell’inverdimento della vegetazione sulla temperatura superficiale radiometrica nel periodo 2001-2018. Qui mostriamo una risposta globale alla temperatura negativa con ampia variabilità spaziale e stagionale. La copertura nevosa, il verde della vegetazione e la radiazione a onde corte sono i principali fattori determinanti della sensibilità alla temperatura regolando la relativa dominanza dei processi radiativi e non radiativi. In combinazione con la tendenza al greening osservata, troviamo un raffreddamento globale di -0,018 K/decennio, che rallenta del 4,6 ± 3,2% il riscaldamento globale. A livello regionale, questo effetto di raffreddamento può compensare il 39,4 ± 13,9% e il 19,0 ± 8,2% del corrispondente riscaldamento in India e Cina. Questi risultati evidenziano la necessità di considerare questo effetto climatico biofisico legato alla vegetazione quando si definiscono le strategie di adattamento climatico locale.

Secondo le osservazioni satellitari, a partire dagli anni ’80 la Terra sta sperimentando un diffuso inverdimento della vegetazione, principalmente a causa dei cambiamenti climatici su larga scala e degli effetti della fertilizzazione con CO21,2. Tale rinverdimento potrebbe mitigare il riscaldamento globale innescando un feedback biochimico negativo sul sistema climatico, che si riferisce all’aumento della rimozione di CO2 dall’atmosfera attraverso il processo di fotosintesi della vegetazione3,4,5. Nel frattempo, l’inverdimento della terra potrebbe anche modificare le proprietà biofisiche della superficie, inclusa la diminuzione dell’albedo (migliorando l’assorbimento delle radiazioni a onde corte, noto come processo radiativo) e la diminuzione della resistenza aerodinamica o superficiale (migliorando l’efficienza dell’evaporazione dell’acqua o della convezione del calore tra le superficie terrestre e atmosfera, noto come processo non radiativo), influenzando così la temperatura locale6,7,8. Questi feedback biofisici potrebbero intensificare, compensare o addirittura invertire la forza biochimica contro il riscaldamento globale e quindi hanno attirato molta attenzione negli ultimi anni9,10,11.

Numerosi sforzi sono stati dedicati a quantificare l’effetto biofisico sul clima della conversione del tipo di vegetazione, una situazione comune nei cambiamenti di uso del suolo/copertura del suolo (LULCC), come la deforestazione/rimboschimento (dalle foreste ad altri tipi di vegetazione), gli incendi (dalle foreste alle terre aride) e bonifica (altra vegetazione su terreni coltivati)12,13,14,15,16,17. Tuttavia, questi casi estremi di cambiamento del tipo di vegetazione si verificano solo in regioni specifiche. L’analisi dell’effetto della temperatura del persistente e diffuso inverdimento della terra può essere più costruttiva per elaborare migliori strategie di mitigazione climatica o politiche di adattamento su diverse scale.

Le osservazioni telerilevate e i modelli del sistema terrestre (ESM) forniscono strumenti per esplorare l’impatto climatico dell’inverdimento diffuso2. A causa dell'incertezza dei processi fisici sottostanti, degli schemi di parametrizzazione e dei dati di input, i modelli presentano carenze nel riprodurre il processo di ripartizione dell'energia delle superfici vegetali, con conseguenti risultati distorti18,19. Nel frattempo, è difficile distinguere il segnale unidirezionale dell’inverdimento della vegetazione che influenza il clima locale dall’indice di vegetazione satellitare co-evoluto e dalle osservazioni della temperatura20,21. Pertanto, gli studi precedenti rimangono dibattuti in termini di segno e entità delle risposte della temperatura all’inverdimento della terra20,22.

Questo studio mira a fornire solidi vincoli osservativi sugli impatti biofisici del greening sulla temperatura locale. A tal fine, valutiamo la potenziale risposta della temperatura alla variazione del verde in tutto il mondo dal 2001 al 2018 utilizzando la temperatura superficiale terrestre (LST) e l’indice dell’area fogliare (LAI) derivati ​​​​da satellite come variabili diagnostiche. A causa del complicato effetto bidirezionale tra la crescita della vegetazione e la variazione della temperatura, viene eseguita una strategia di finestra mobile spaziale ispirata all’approccio “spazio-per-tempo” per escludere l’impatto dei segnali climatici a lungo termine sulla crescita della vegetazione e acquisire la sensibilità LST a LAI23,24. Quindi, la sensibilità LST derivata viene discussa per diverse condizioni climatiche e tipi di vegetazione su scala annuale e stagionale. Inoltre, scomponiamo questa sensibilità in contributi provenienti da feedback climatici non radiativi, radiativi e indiretti per analizzare ulteriormente i fattori trainanti dietro6. Infine, i dati LAI osservati durante il periodo di studio sono combinati con le mappe di sensibilità LST per esplorare l’effetto climatico legato al greening. Questo segnale stimato viene successivamente confrontato con la variazione storica della temperatura osservata per valutare i potenziali benefici climatici dell’inverdimento su scala globale e regionale.