大气中二氧化碳 (CO2)水平上升 50%可能会减少亚马逊地区的降雨量，甚至超过整个森林被牧场取代的程度。CO2的增加将减少森林排放的水蒸气量，导致降雨量每年下降 12%，而完全砍伐森林会使降雨量减少 9%。
巴西国家空间研究所 (INPE)、圣保罗大学 (USP) 和坎皮纳斯大学 (UNICAMP) 以及慕尼黑工业大学 (TUM) 的科学家在Biogeosciences 上发表的一项研究中提出了这些估计值在德国。
“CO2是光合作用的基本输入，因此当它在大气中增加时，植物生理会受到影响，这会对水分从树木转移到大气 [蒸腾作用]产生级联效应，从而在该地区形成雨水、森林生物量和其他几个过程，”文章的最后一位作者 David Montenegro Lapola 说。
Lapola 是 UNICAMP 农业气象和气候研究中心 (CEPAGRI) 的教授，也是由 FAPESP 全球气候变化研究计划 (RPGCC) 资助的项目的首席研究员。该研究也是由 FAPESP 资助的主题项目的一部分，并得到了授予倒数第二位作者的博士后奖学金的支持。
研究人员着手研究大气 CO2上升对植物的生理影响如何影响降雨状况。随着 CO2供应的增加，植物蒸腾作用减少，向大气中排放的水分减少，因此产生的降雨减少。
然而，通常情况下，关于大气 CO2增加的预测不会将其生理影响与其对大气中辐射平衡的影响分开。在后一种情况下，气体会阻止部分太阳反射的能量从大气中逸出，从而导致被称为温室效应的变暖现象。
政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 的最新报告中提出的预测，考虑到大气辐射平衡的变化以及对植物的生理影响，已经预测亚马逊地区的年降雨量可能减少多达 20%并表明该地区降水状况的大部分变化将受到森林对 CO2增加的生理反应方式的控制。
对于最近发表的研究，研究人员在位于圣保罗州 Cachoeira Paulista 的 INPE 天气预报和气候研究中心 (CPTEC) 的超级计算机上进行了模拟。他们预测了大气中 CO2水平上升 50% 并且森林完全被牧场取代的情景，以了解这些变化如何影响森林在 100 年期间的生理机能。
“令我们惊讶的是，仅对森林叶子的生理影响就会导致每年降雨量下降 12% [每年减少252 毫米]，而完全砍伐森林会导致降雨量下降 9% [183 毫米]]。这些数字远远高于一年和下一年之间降水的自然变化，即 5%，”拉波拉说。
调查结果提请注意，在共享亚马逊流域的九个国家中，需要采取地方行动来减少森林砍伐，并需要采取全球行动来减少工厂、车辆和发电厂向大气中排放的CO2排放量。
Lapola 是 AmazonFACE 实验的协调员之一。首字母缩写词代表自由空气二氧化碳富集。该实验安装在马瑙斯以北不远的地方，将提高小片热带雨林的 CO2水平，并分析由此引起的植物生理和大气变化。该实验可以预测本世纪预测的气候变化情景。
森林和牧场的蒸腾作用
计算机模拟预测的情景显示，降雨量减少是由于叶片蒸腾作用减少了约 20%。然而，在每种情况下减少的原因是不同的。
气孔是植物叶片中控制光合作用气体交换的微观入口。它们打开以捕获 CO2并同时释放水蒸气。在空气中含有更多 CO2的情况下，气孔保持开放的时间更短，排放的水蒸气更少，从而减少云的形成和降雨。
总叶面积收缩是另一个原因。如果整片森林被牧场取代，叶面积将减少66%。这是因为森林中包含了多层叠加的树叶，每平方米的树叶面积是地面的六倍。最后，CO2水平上升和森林砍伐也会影响风和气团的运动，这在降水状况中起着关键作用。
“森林树冠有一个复杂的表面，由高大的树木、低矮的树木、树叶和树枝组成。这称为冠层表面粗糙度。风会产生湍流，涡流和涡流反过来又会产生不稳定，从而导致对流造成赤道暴雨，”拉波拉说。“牧场有一个光滑的表面，风总是向前流动，没有森林就不会产生漩涡。结果，风增强了，将大部分降水向西吹走了，而巴西部分亚马逊东部和中部的大部分地区降雨较少。”
由 CO2水平上升引起的蒸腾作用减少导致温度升高多达两度，因为可以减少热量的水滴较少。由于抑制了所谓的深对流(非常高的雨云，水蒸气很重)，这个因素会引发一连串的现象，导致降雨减少。
“下一步将是测试其他计算模型，并将结果与我们的发现进行比较，”拉波拉说。“另一个重要的举措将包括更多像 FACE 这样的实验，因为只有这些实验才能提供数据来验证和改进我们执行的建模模拟。”
