El aumento de CO2 puede tener un impacto aun mayor que el desmonte en la merma de lluvias amazónicas

La supercomputadora del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales de Brasil realiza simulaciones que muestran que el efecto directo del incremento del dióxido de carbono en la selva provocaría una disminución de lluvias equivalente o incluso superior a la causada por la sustitución total de los árboles por pasturas. Este resultado pone de relieve la necesidad de implementar medidas regionales y globales tendientes a combatir los cambios climáticos

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Un aumento del 50 % en los niveles existentes de dióxido de carbono (CO₂) en la atmósfera puede tener un efecto sobre la disminución de las lluvias en la Amazonia similar o incluso mayor que el de la sustitución del 100 % de los montes por pasturas. El incremento del CO₂ puede causar una merma del vapor de agua que emite la selva que derivaría en una reducción anual del 12 % en el volumen de lluvias, mientras que la deforestación total disminuiría las precipitaciones un 9 %.

Esta estimación se dio a conocer en el marco de un estudio publicado en la revista Biogeosciences por científicos del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe), de la Universidad de São Paulo (USP) y de la Universidad de Campinas (Unicamp), todos en Brasil, y de la Universidad Técnica de Múnich, en Alemania.

“Como el CO₂ es un insumo básico de la fotosíntesis, cuando aumenta su presencia en la atmósfera se produce un impacto en la fisiología de las plantas, lo que puede tener un efecto cascada sobre la transferencia de humedad de las árboles a la atmósfera [traspiración], sobre la formación de lluvias en la región, sobre la biomasa de la selva y sobre otros diversos procesos”, explica David Montenegro Lapola, docente del Centro de Investigaciones Meteorológicas y Climáticas Aplicadas a la Agricultura (Cepagri) de la Unicamp, quien estuvo a la cabeza del estudio.

El investigador coordina un proyecto financiado en el marco del Programa FAPESP de Investigaciones sobre Cambios Climáticos Globales (PFPMCG). Este trabajo integra también un proyecto que cuenta con el apoyo de la Fundación en la modalidad Temático y mediante la adjudicación de una beca posdoctoral.

Los científicos pretendían saber cuál sería la influencia sobre el régimen de lluvias únicamente del efecto fisiológico provocado en las plantas por el aumento del CO₂ en la atmósfera. Se sabe que una mayor disponibilidad de este gas hace que las plantas traspiren menos y entonces emitan menos humedad hacia la atmósfera; y, por ende, que generen menos lluvias.

No obstante, los pronósticos referentes al aumento del dióxido de carbono en la atmósfera normalmente no disocian el efecto fisiológico de la elevación del CO₂ del efecto que el incremento del volumen de ese gas tiene sobre el balance de la radiación en la atmósfera. En este segundo caso, el CO₂ impide que parte del calor escape de la atmósfera, causando el fenómeno que se conoce con el nombre de efecto invernadero.

Las proyecciones que figuran en el último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), teniendo en cuenta las alteraciones en el balance de la radiación atmosférica, más el efecto fisiológico sobre las plantas, ya habían mostrado una posible disminución de hasta un 20 % en el volumen anual de lluvias en la Amazonia, lo que pone en evidencia que gran parte de las alteraciones en el régimen de lluvias de la región será controlada debido a la respuesta fisiológica de la selva al aumento de CO₂.

Para el actual estudio, los científicos efectuaron simulaciones en la supercomputadora del Centro de Pronósticos del Tiempo y Estudios Climáticos (CPTEC) del Inpe, con sede en la localidad de Cachoeira Paulista. Se proyectaron escenarios de un aumento del 50 % en la concentración atmosférica de CO₂ y sus impactos sobre la fisiología de la selva en el transcurso de cien años de simulaciones. Y otra simulación apuntó a prever el efecto del reemplazo de un 100 % de la selva por pasturas. “Para sorpresa nuestra, solamente el efecto fisiológico en las hojas de la selva generaría una disminución anual de un 12 % en las lluvias [252 milímetros anuales menos], mientras que el desmonte total derivaría en una disminución del 9 % [183 milímetros menos por año]. Son valores muy superiores a la variación natural del 5 % de las precipitaciones en la Amazonia entre un año y otro”, dice Montenegro Lapola.

Estos resultados ponen de relieve la necesidad tanto de implementar acciones locales –con miras a reducir la deforestación en los nueve países que conforman la Amazonia– como globales, de manera tal de disminuir las emisiones de CO₂ en la atmósfera ocasionadas por la actividad industrial, el transporte y la generación de energía, por ejemplo.

Montenegro Lapola es uno de los coordinadores del experimento AmazonFACE (Free-Air Carbon Dioxide Enrichment, por sus siglas en inglés). Instalado al norte de Manaos, en el marco de este proyecto se elevará la concentración de CO₂ en pequeñas parcelas forestales con el fin de verificar las alteraciones fisiológicas y atmosféricas causadas por el aumento del dióxido de carbono. Este experimento puede anticipar el escenario climático previsto para este siglo (lea más en: agencia.fapesp.br/32482).

La traspiración de la selva y de las pasturas

En los dos escenarios proyectados mediante las simulaciones computacionales, la disminución de las lluvias sería causada por una merma de aproximadamente un 20 % de la transpiración de las hojas. Las razones de esta reducción, con todo, son diferentes en cada una de las situaciones.

Las hojas poseen en su superficie aberturas microscópicas llamadas estomas. A los efectos de captar CO₂ para la realización de la fotosíntesis, los estomas se abren y absorben la cantidad necesaria de dicho gas, al tiempo que emiten vapor de agua. En el escenario con más dióxido de carbono en el aire, las hojas permanecen durante menos tiempo con los estomas abiertos. De este modo, emiten menos vapor y disminuyen la formación de nubes; por ende, también de lluvias.

Otra razón obedece al achicamiento del área total de hojas. En una eventual sustitución del 100 % del monte por pasturas, habría una merma del 66 % de esa área. Esto sucede porque mientras que un metro cuadrado de pasturas tiene un área foliar un poco mayor que ese mismo metro cuadrado, en la selva, con varias capas de hojas superpuestas en los árboles, la denominada área foliar puede ser superior a los seis metros cuadrados por metro cuadrado de suelo. Por último, tanto el aumento de dióxido de carbono como el desmonte influyen también sobre los vientos y las masas de aire, que cumplen un papel fundamental en el régimen de lluvias.

“El dosel de la selva posee árboles altos y bajos, y hojas y ramas que le aportan su complejidad a la superficie, la llamada rugosidad. El viento arremete en esos sitios y genera remolinos llamados vórtices, que a su vez generan inestabilidad y se ubican en el origen de la convección responsable de las lluvias ecuatoriales. Las pasturas, por su parte, constituyen una superficie lisa, donde el viento fluye siempre adelante y, sin la selva, no forma esos remolinos. Esto genera un aumento del viento, que lleva una parte de las precipitaciones hacia el oeste, mientras que gran parte de la Amazonia Oriental y Central, el área brasileña, permanece con menos lluvias”, informa Montenegro Lapola.

A su vez, la disminución de la transpiración provocada por el incremento del CO₂ ocasiona un aumento de la temperatura media de hasta dos grados, puesto que existe una menor cantidad de pequeñas gotas de agua para mitigar el calor. Este factor dispara una cascada de fenómenos que resulta en la inhibición de la formación de la denominada convección profunda (nubes de lluvia muy altas y cargadas de vapor de agua), lo cual disminuye las lluvias.

“Un próximo paso consistiría en poner a prueba otros modelos computacionales a los efectos de comparar los resultados con lo que nos encontramos. Asimismo, es fundamental la realización de experimentos como el FACE, pues apenas estos pueden suministrar datos para verificar y mejorar las simulaciones de modelado como las que hicimos”, culmina el investigador.

Puede leerse el artículo intitulado CO₂ physiological effect can cause rainfall decrease as strong as large-scale deforestation in the Amazon, de Gilvan Sampaio, Marília H. Shimizu, Carlos A. Guimarães-Júnior, Felipe Alexandre, Marcelo Guatura, Manoel Cardoso, Tomas F. Domingues, Anja Rammig, Celso von Randow, Luiz F. C. Rezende y David M. Lapola, en el siguiente enlace: bg.copernicus.org/articles/18/2511/2021.