La plupart des projections sur le changement climatique supposent que, à mesure que les températures augmentent, les régions des hautes latitudes nord peuvent devenir plus propices à la croissance de la végétation, se transformer en terres cultivées pour nourrir des populations croissantes tout en fixant plus de dioxyde de carbone (CO 2 ) et ralentir le changement climatique. Les plantes ont besoin d'une température appropriée, l'eau, et des conditions lumineuses pour la photosynthèse et la croissance, il semble donc logique qu'à mesure que les températures augmentent dans les hautes latitudes septentrionales, photosynthèse végétale, qui utilise du CO 2 libérer de l'oxygène, devrait également augmenter. À la fois, respiration végétale, qui utilise de l'oxygène pour libérer du CO 2 et dépend aussi fortement de la température, devrait augmenter, trop. La question critique encore en débat est de savoir si le réchauffement automnal pourrait entraîner une augmentation de l'absorption de carbone, c'est à dire., la différence entre la photosynthèse et la respiration.

Une nouvelle étude de Columbia Engineering démontre que même lorsque les températures chaudes et froides sont limitées, la lumière est toujours un facteur majeur dans la limitation de l'absorption de carbone des hautes latitudes septentrionales. L'équipe, dirigé par Pierre Gentine, professeur agrégé de génie de la terre et de l'environnement, analysé les observations satellitaires, mesures sur le terrain, et des simulations de modèles et a montré qu'il existe une limitation de rayonnement répandue sur l'absorption de carbone dans les écosystèmes nordiques, surtout en automne. En utilisant un nouvel ensemble de données, Le groupe de Gentine a développé un algorithme pour cartographier la photosynthèse mondiale des plantes, puis a développé un cadre pour quantifier la limitation de la lumière sur la photosynthèse. L'étude est publiée aujourd'hui dans Nature Changement Climatique .

"Des études précédentes ont tiré des conclusions différentes quant à savoir si le réchauffement de l'automne fixerait ou libérerait plus de carbone, " dit Yao Zhang, l'auteur principal de l'étude qui a conçu le nouvel algorithme et est maintenant chercheur postdoctoral au Lawrence Berkeley National Laboratory. « Notre article montre comment utiliser une combinaison de télédétection et in situ observations pour résoudre une controverse sur l'absorption du carbone.

L'équipe de Gentine a découvert que, aux latitudes septentrionales supérieures à 30N, la réponse de la photosynthèse de fin de saison au réchauffement est principalement dictée par la lumière. Dans certaines de ces régions à l'automne, la durée de la lumière quotidienne se raccourcit très rapidement. Moins de lumière entraîne une photosynthèse plus faible, qui à son tour ne peut pas compenser l'augmentation de la respiration induite par le réchauffement climatique. Parce que les hautes latitudes du nord ont une limitation de la lumière plus forte, leur végétation libérera plus de carbone à l'automne si le réchauffement se poursuit.

À l'avenir, la limitation de la lumière augmentera à mesure que la saison de croissance de la végétation s'allonge en raison du réchauffement climatique. Des débuts de saison plus précoces au printemps et des fins de saison plus tardives à l'automne correspondent à des journées plus courtes et à moins de rayonnement solaire, posant une limite lumineuse plus forte sur la photosynthèse de la végétation.

« Cette augmentation de la limitation de la lumière réduira la capacité potentielle des écosystèmes nordiques à agir comme un puits de carbone continu, " dit Zhang. " Notre étude met en évidence le rôle important du rayonnement solaire, ce qui est généralement ignoré dans les études sur le changement climatique. »

Discuter du nouveau papier, Philippe Ciais, directeur associé du Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement et expert du cycle du carbone n'ayant pas participé à l'étude, souligne :« Il s'agit d'une étude très intéressante qui démontre comment le rayonnement, communément considéré comme statique, aura un effet changeant sur le cycle du carbone en même temps que le réchauffement climatique."