jueves, 3 de febrero de 2011

¿cómo varía la productividad primaria neta terrestre? Nemani et al. 2003 vs. Zhao 2010.

La productividad primaria neta, ¿aumenta o disminuye?

Dos artículos publicados en Science analizan esta temática a escala global y en las últimas décadas.

El artículo de Nemani et al. (2003) analiza el impacto del cambio climático global en la productividad primaria neta terrestre, en el contexto de factores limitantes del crecimiento vegetal. Es decir, se estudia las respuestas de la vegetación al cambio climático entre 1982-1999.

Breve resumen de la metodología:
  • Construyen un mapa de las contribuciones relativas de los controles climáticos a la vegetación global.
  • Construyen índices bio-climáticos y estiman el efecto de la precipitación (40%), temperatura (33%) y radiación (27%) sobre el crecimiento vegetal. Colimitantes.
  • Usa el modelo de eficiencia de producción específica del bioma (PEM) para estimar PPN anual a alta resolución.
Principales conclusiones:
  • Un aumento de temperatura promueven el crecimiento vegetal más temprano y secuestramiento del carbono adicional en regiones limitadas por la temperatura.
  • Cambio de la dinámica monsoon produce régimenes +húmedos y -VPD en ecosistemas limitados por el h20.
  • PPN modelado aumenta en regiones limitadas por el h20 y radiación (6.5%), seguidos por los limitados por temp y radiación (5.7%) y limitados por tempr y h20 (5.4%).
  • el cambio global parece aliviar los limitantes climáticos críticos del crecimiento vegetal, de tal manera que la PPN aumenta un 6% globalmente (principalmente en ecosistemas tropicales y Amazonia).
Por tanto, se trata de un análisis global de estos temas y un enfoque interesante sobre los factores limitantes del crecimiento vegetal.

Sin embargo, un artículo publicado en el 2010 (Zhao 2010) mide una reducción en la PPN global entre los años 2000-2009. El argumento de este nuevo artículo afirma que las sequías a gran escala reducen el PPN regional, y la tendencia seca en el hemisferio sur disminuyen el PPN allí, contrarrestando el aumento del PPN en el hemisf norte.

Principales conclusiones:
  • PPN global disminuyó ligeramente en la década pasada, con variaciones inter-anuales correlacionadas negativamente con las tasas de crecimiento del CO2 atmosférico, sugiriendo que el PPN global es el mayor conductor de la tasa de crecimiento inter-anual de CO2.
  • Regionalmente, las anomalías PPN anuales negativas pueden ser causadas por sequías a gran escala.
  • PPN aumenta en el hemisferio norte (NH) y disminuye en el hemisferio sur (SH).
  • Alta correlación entre PPN, ppt en la estación de crecimiento y PDSI (estacion de crecimiento promedio) en SH y débil en NH.
  • Hipótesis/Meccanismos explicativos: 1) SVP (presión de vapor saturada) y 2) MRI (pindice de respiración mainten). En SH la temperatura media anual es 12ºC más que en NH para una área con vegetación, por lo cual un aumento equivalente de la temp tendrá mayores cambios en SVP y MRI en SH (porque son funcion no lineal de la temp).
En conclusión, este artículo postula que en los últimos 10 años grandes sequías periódicas regionales y la tendencia general a la sequía en el SH redujeron la PPN terrestre global


En fin, les dejo ambos artículos para que les den un vistazo ustedes mismos.
Nemani_etal_2003_Science


Zhao_&_Running_2010_science

Producción primaria y variabilidad climática. De la Maza et al. 2009.

Estoy recopilando diversos artículos científicos sobre la relación entre la productividad primaria de un ecosistema y la variabilidad climática del mismo. He encontrado uno muy interesante, centrado en la estructura y dinámica vegetal. Es decir, a diferencia de otros artículos, éste trabajo evalúa varias métricas de la dinámica de la productividad primaria (y derivadas del NDVI) en relación a la variabilidad climática (precipitación) de dos zonas semi-áridas de Chile. Estos índices relacionados con la estructura vegetal incluyen: producción anual de las plantas, producción máxima anual, fases de ‘greening-up’ y senescencia, largo de la estación verde (‘green’ season), pico de vegetación y períodos cuado el alimento disponible para los herbívoros es mayor o menor.

Rápidamente, la metodología empleada en el artículo se puede dividir en:
  • Derivan métricas de la dinámica de la productividad primaria según el NDVI.
  • Ajustan un modelo logístico generalizado (modelo de Ricker 1954) para explicar la variabilidad de la biomasa de las plantas (derivado del NDVI) y variabilidad de la precipitación local. (Asume un efecto lateral de la variabilidad climática)
  • Evaluan escenarios climáticos (disminución del 15 o 40% de la precipitación).
Resumiendo mucho el artículo podemos destacar las siguientes conclusiones:
  • la variabilidad interanual de la precipitación (asociada con el ENSO) es esencial para la estructura del ecosistema semi-árido porque determina las fluctuaciones de la productividad primaria del mismo. Afecta distintas medidas ecológicas derivadas del NDVI y genera impactos subsecuentes en los consumidores primarios (control bottom-up).
  • influencia de la precipitación (ppt) en índices relacionados con la productividad y la dinámica vegetal:
  1. la ppt es la principal fuerza directriz del crecimiento vegetal,
  2. existe un efecto de saturación del NDVI total debido al aumento no lineal del crecimiento vegetal (es decir, existen otros factores limitantes además de la ppt),
  3. la ppt afecta la fenología de las plantas (aumentando el largo de la estación de crecimiento, es decir, existe un crecimiento más temprano en años lluviosos)
  4. una mayor ppt genera un crecimiento vegetal más rápido y también una senecencia más rápida.
  5. a pesar de la gran variación en la ppt de los escenarios, la variación en la priductividad resultante es leve (esto se debe a la relación no lineal entre ambas)

Me parece un trabajo bastante completo y novedoso sobre la temática. Sin embargo, sería interesante explorar un mayor número de zonas (especialmente gradientes ambientales) y evaluar en profundidad esos otros factores ambientales que se proponen. Se los dejo a continuación para que le den un vistazo.
DelaMaza_etal_2009_GlobalChangeBiol