Bäume im Amazonas machen ihren eigenen Regen
Der Amazonas-Regenwald ist die Heimat von seltsamem Wetter. Eine Besonderheit ist, dass der Regen 2 bis 3 Monate vor dem Beginn der saisonalen Winde beginnt, feuchte Luft aus dem Ozean einzubringen. Jetzt sagen Forscher, dass sie endlich herausgefunden haben, woher diese frühe Feuchtigkeit kommt: von den Bäumen selbst.
Die Studie liefert konkrete Daten für etwas, das Wissenschaftler lange Zeit theoretisiert hatten, sagt Michael Keller, Waldökologe und Forscher für die USA. Forest Service mit Sitz in Pasadena, Kalifornien, der nicht an der Arbeit beteiligt war. Der Beweis, den das Team liefert, er sagt, ist „die rauchende Waffe.“
Frühere Forschungen zeigten eine frühe Ansammlung von Feuchtigkeit in der Atmosphäre über dem Amazonas, aber die Wissenschaftler waren sich nicht sicher, warum. „Alles, was Sie sehen können, ist der Wasserdampf, aber Sie wissen nicht, woher er kommt“, sagt Rong Fu, Klimawissenschaftler an der University of California in Los Angeles. Satellitendaten zeigten, dass der Anstieg mit einer „Begrünung“ des Regenwaldes oder einer Zunahme frischer Blätter zusammenfiel, was die Forscher zu dem Verdacht veranlasste, dass die Feuchtigkeit Wasserdampf sein könnte, der während der Photosynthese freigesetzt wird. In einem Prozess namens Transpiration setzen Pflanzen Wasserdampf aus kleinen Poren an der Unterseite ihrer Blätter frei.
Fu hielt es für möglich, dass Pflanzen genügend Feuchtigkeit freisetzten, um niedrige Wolken über dem Amazonas zu bilden. Aber sie musste die Feuchtigkeit explizit mit dem tropischen Wald verbinden.
So Fu und ihre Kollegen beobachteten Wasserdampf über dem Amazonas mit dem Aura-Satelliten der NASA, einem Raumschiff, das sich der Untersuchung der Chemie der Erdatmosphäre widmet. Feuchtigkeit, die aus dem Ozean verdunstet, ist tendenziell leichter als Wasserdampf, der von Pflanzen in die Atmosphäre freigesetzt wird. Denn während der Verdampfung bleiben Wassermoleküle, die Deuterium enthalten, ein schweres Wasserstoffisotop aus einem Proton und einem Neutron, im Ozean zurück. Im Gegensatz dazu saugen Pflanzen bei der Transpiration einfach Wasser aus dem Boden und drücken es in die Luft, ohne seine Isotopenzusammensetzung zu verändern.
Aura fand heraus, dass die frühe Feuchtigkeit, die sich über dem Regenwald ansammelte, reich an Deuterium war — „zu hoch, um durch Wasserdampf aus dem Ozean erklärt zu werden“, sagt Fu. Darüber hinaus war der Deuteriumgehalt am Ende der Trockenzeit des Amazonas am höchsten, während der „Begrünung“, in der die Photosynthese am stärksten war.
Die durch Bäume verursachten Regenwolken könnten weitere Dominoeffekte auf das Wetter haben. Wenn diese Wolken Regen freisetzen, erwärmen sie die Atmosphäre, wodurch die Luft aufsteigt und die Zirkulation auslöst. Fu und Kollegen glauben, dass diese Zirkulation groß genug ist, um die Verschiebung der Windmuster auszulösen, die mehr Feuchtigkeit aus dem Ozean einbringen, berichten sie in den Proceedings der National Academy of Sciences.
Wissenschaftler haben den Zusammenhang zwischen Bäumen und Regen im Amazonasgebiet bereits untersucht. Eine Studie aus dem Jahr 2012 ergab, dass Pflanzen helfen, die Atmosphäre für Regen zu „säen“, indem sie winzige Salzpartikel freisetzen. Aber die neue Studie unterstützt nachdrücklich die Idee, dass Pflanzen eine wichtige Rolle bei der Auslösung der Regenzeit spielen, sagt Scott Saleska, Ökologe an der Universität von Arizona in Tucson, der nicht an der Arbeit beteiligt war. Das Deuterium liefert einen klaren „Fingerabdruck“ dafür, was Pflanzen zu dem Prozess beitragen, sagt er.
Die Ergebnisse sprechen auch eine langjährige Debatte über die Rolle von Pflanzen beim Wetter an, sagt Saleska, was darauf hindeutet, dass sie mehr als nur „passive Empfänger“ sind und stattdessen eine aktive Rolle bei der Regulierung des Niederschlags spielen können. Wenn das im Amazonasgebiet zutrifft, sagt Saleska, müssen Klimawissenschaftler Praktiken wie die Entwaldung berücksichtigen, wenn sie regionale Veränderungen der Wettermuster vorhersagen. Und die Eindämmung der Entwaldung wird für die Menschen ein wichtiger Schritt sein, um Dürre zu verhindern.
Als nächstes wird Fu die Regenwälder im Kongo untersuchen, um zu sehen, ob der gleiche Prozess stattfindet.