Gepubliceerd op 20 januari 2023
De productie van biomassa door chlorofylhoudende planten is de basis van de voedselketen en dus van het leven zelf. Fotosynthese is derhalve een fundamentele ecosysteemdienst voor de samenleving. De kwantificering van de bruto primaire productiviteit (GPP), d.w.z. de hoeveelheid CO2 die door fotosynthese door terrestrische ecosystemen wordt geassimileerd, is dus van essentieel belang en bepaalt voor een groot deel de seizoensgebonden variabiliteit van de terrestrische koolstofcyclus.
|
Bruto Primaire Productiviteit (Gross primary productivity, GPP) is de totale hoeveelheid koolstofverbindingen die in een bepaalde periode door fotosynthese van planten in een ecosysteem worden geproduceerd. Netto Primaire productiviteit (Net primary productivity, NPP) is de hoeveelheid koolstof die in een ecosysteem wordt vastgehouden (toename van de biomassa). Ze komt overeen met het verschil tussen de hoeveelheid koolstof geproduceerd door fotosynthese (GPP) en de hoeveelheid energie die gebruikt wordt voor respiratie (R). Bron: UN-REDD Glossary |
Nieuwe producten om met de variabiliteit om te gaan
Land Surface Models (LSM's) en aardobservatieproducten (AO) zijn goede instrumenten gebleken voor de beschrijving van de mondiale GPP-patronen, maar beide vertoonden beperkingen wat betreft de bestaande enorme variabiliteit tussen en binnen biomen.
Het STEREO III-project ECOPROPHET had tot doel de ramingen van het mondiale GPP te verbeteren door efficiëntere modellen te ontwikkelen. Daartoe onderzocht het team, bestaande uit onderzoekers van de Universiteit Antwerpen, het Koninklijk Meteorologisch Instituut, de Universiteit van Peking en het Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (Frankrijk), in hoeverre de vele nieuwe EO-producten goede proxy's zijn van de fotosynthetische activiteit van ecosystemen en de bladfenologie, en evalueerde het de prestaties van drie landoppervlaktemodellen (ORCHIDEE, SURFEX, LSA-SAF), na herconfiguratie van hun parameters.
Indicatoren met betrekking tot de werking van planten
De resultaten van het ECOPROPHET-project hebben de volgende punten aan het licht gebracht:
- vegetatie-indices afgeleid van Sentinel-2-gegevens zijn geschikte descriptoren van de fenologie van het ecosysteem. Van alle onderzochte vegetatie-indices vertoonden chlorofylgevoelige indices (bv. terrestrische chlorofylindex) de beste fit met GPP en bladfenologie;
- het opnemen van bodemvocht in lineaire modellen tussen GPP en vegetatie-indices verbetert duidelijk de GPP-ramingen tijdens droogteomstandigheden;
- GPP in sommige landoppervlaktemodellen (zowel ISBA als ORCHIDEE) was te gevoelig voor droogtestress, in vergelijking met waarnemingen, en fouten in de oppervlaktefluxen waren sterk gecorreleerd met fouten in de bladoppervlakte-index (LAI);
- eenvoudige satellietmodellen simuleren nauwkeurig het gemiddelde seizoensgebonden GPP, maar slagen er niet in de interjaarlijkse variabiliteit en de timing van de seizoenscyclus vast te leggen. Landoppervlaktemodellen kunnen daarentegen wel seizoensgebonden anomalieën in GPP vastleggen, maar hebben moeite met het simuleren van de bijbehorende bladfenologie. Het LSA-SAF-algoritme, dat zich baseert op externe informatie voor bodemvocht en bladoppervlakte-index (LAI), presteert vrij goed in vergelijking met de meer geavanceerde ORCHIDEE- en SURFEX-modellen.
Dankzij dit onderzoek in het kader van het ECOPROPHET-project kon een reeks elementen geïdentificeerd worden die essentieel zijn voor de verfijning van bestaande modellen.
Toekomstig onderzoek moet dus de rol van satellietwaarnemingen van het bodemvocht verder onderzoeken als potentieel instrument om het effect van droogte op het GPP beter te begrijpen en te beoordelen. Ook moet aandacht gegeven worden aan het verbeteren van het terugkoppelingsmechanisme tussen GPP en LAI (d.w.z. het schema voor de toewijzing van biomassa) als centraal element ter verbetering van de ingewikkelde koppeling tussen energie, water en vegetatie in landoppervlaktemodellen.
