Global non-cropland soil organic carbon loss risk under multi-level warming scenarios
Questo studio impiega un quadro accoppiato processo-dati per rivelare che le scorte globali di carbonio organico del suolo nei terreni non agricoli affrontano crescenti perdite nette sotto scenari di riscaldamento multi-livello, con i declini più significativi che si verificano negli ecosistemi forestali e nelle regioni ad alta latitudine, guidati dall'imbalance tra la decomposizione accelerata dalla temperatura e gli input di carbonio.
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Sotto i nostri piedi giace un vasto serbatoio invisibile che contiene più carbonio dell'atmosfera e di tutte le foreste del mondo messe insieme. Questo serbatoio è il carbonio organico del suolo, una miscela complessa di materia vegetale in decomposizione, radici e vita microscopica che si è accumulata nel corso di migliaia di anni. È il modo in cui la Terra immagazzina energia, e la sua stabilità è cruciale per il clima. Quando questo carbonio rimane intrappolato nel terreno, aiuta a mantenere il pianeta fresco. Ma quando si decompone ed esce nell'aria sotto forma di anidride carbonica, agisce come una coperta, intrappolando il calore e accelerando il riscaldamento globale. Gli scienziati sanno da tempo che l'aumento delle temperature può accelerare la decomposizione di questa materia organica, ma l'immagine completa di come le diverse parti del mondo reagiranno è rimasta sfumata. La maggior parte degli studi precedenti si è concentrata sui terreni agricoli, dove le mani umane lavorano costantemente il suolo e lo fertilizzano, o su piccoli esperimenti controllati che sono difficili da scalare alle dimensioni di un continente. Le vaste terre selvagge — foreste, praterie e zone di arbusteti che coprono gran parte del pianeta — sono state meno comprese in questo contesto.
Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di mappare il futuro di questi suoli selvaggi in un mondo che si riscalda. Volevano sapere esattamente quanto carbonio potrebbe essere perso se il pianeta diventasse più caldo, e dove queste perdite colpirebbero più duramente. Per farlo, hanno costruito un modello digitale che combina due potenti modi di pensare la terra. Prima, hanno utilizzato un modello basato sui processi, che funge da calcolatore biologico, simulando come i microbi del suolo mangiano e decompongono la materia organica in base alla temperatura e all'umidità. Poi, hanno accoppiato questo con uno strumento di machine learning, un tipo di programma informatico che apprende modelli da enormi quantità di dati del mondo reale. Alimentando questo sistema ibrido con dati provenienti da quasi 50.000 punti di campionamento del suolo in tutto il mondo, hanno potuto simulare cosa sarebbe successo al carbonio del suolo se le temperature fossero aumentate di diverse quantità, da un lieve incremento a uno severo. Hanno escluso specificamente i terreni agricoli per concentrarsi sui paesaggi naturali, non agricoli, che dominano la superficie terrestre.
I risultati dipingono un quadro chiaro e preoccupante. Sotto ogni scenario di riscaldamento testato, il suolo in questi ecosistemi selvaggi ha perso carbonio. Non c'è stato alcuno scenario in cui il suolo abbia guadagnato abbastanza carbonio da compensare le perdite causate dal calore. Man mano che il riscaldamento si intensificava, le perdite diventavano più profonde e veloci. Nello scenario più estremo che hanno modellato, in cui le temperature aumentavano significativamente, la scorta globale di carbonio nello strato superficiale del suolo è scesa di quasi 18 petagrammi. Per dare un termine di paragone, ciò equivale approssimativamente alla quantità totale di carbonio rilasciata da tutte le attività umane in diversi anni, ma questa volta proveniente dal terreno stesso. Le perdite non erano distribuite uniformemente; erano concentrate nelle foreste dell'emisfero settentrionale, in particolare nelle vaste zone boschive del nord del Nord America e dell'Eurasia, nonché nelle regioni ad alta quota come l'altopiano del Tibet. Queste aree, che attualmente immagazzinano enormi quantità di carbonio, sembrano essere le più sensibili all'aumento del calore.
Lo studio ha anche rivelato che non tutti i paesaggi reagiscono allo stesso modo. Le foreste hanno subito le maggiori perdite di carbonio, seguite dalle praterie e poi dagli arbusteti. Questo ha senso guardando alla meccanica del suolo: le foreste hanno strati ricchi e profondi di materia organica che sono altamente attivi quando riscaldati, portando a un rapido rilascio di carbonio. Al contrario, le forze trainanti dietro questi cambiamenti sono state identificate nella quantità di crescita vegetale e nella temperatura media. Quando le piante crescono di più, immettono più carbonio nel suolo, ma quando l'aria si scalda, i microbi che decompongono quel carbonio lavorano più velocemente, rilasciandolo nuovamente nell'aria. Nelle simulazioni, la velocità di decomposizione ha superato la capacità delle piante di sostituire il carbonio perduto. I ricercatori hanno scoperto che le proprietà del suolo, come la capacità dei minerali argillosi di trattenere il carbonio, hanno giocato un ruolo, ma non sono riuscite a fermare la tendenza generale alla perdita in un mondo che si riscalda.
Sebbene le simulazioni abbiano mostrato un modello costante di perdita, i ricercatori hanno notato che l'incertezza nelle loro previsioni era maggiore nelle parti più fredde e remote del mondo, dove i dati sono scarsi. Ciò suggerisce che, sebbene la tendenza generale sia chiara, l'entità esatta del carbonio perso in specifiche regioni ad alta latitudine potrebbe essere ancora maggiore di quanto stimato. Lo studio non ha sostenuto di aver risolto il mistero del carbonio del suolo, ma ha fornito una mappa molto più nitida del rischio. Ha dimostrato che l'equilibrio naturale dei suoli selvaggi del mondo è fragile. Mentre il pianeta si riscalda, questi vasti serbatoi sono probabilmente destinati a diventare fonti di carbonio piuttosto che pozzi, creando un ciclo di feedback in cui il riscaldamento causa un maggiore rilascio di carbonio, che a sua volta causa ulteriore riscaldamento. Le scoperte servono come un crudo promemoria che la stabilità del clima globale dipende non solo da ciò che emettiamo, ma da come i sistemi della terra stessa rispondono al calore che abbiamo già scatenato.
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