模拟显示，碳 dioxide 水平上升对亚马逊雨林的直接影响将是降雨量减少，相当于甚至超过森林被牧场所取代的影响。
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，其程度与或甚至超过整个森林被牧场所取代的影响。CO2 水平的上升将减少森林排放的水蒸气量，导致年降雨量减少 12%，而完全砍伐森林将导致降雨量减少 9%。
这些估计是在一项发表在 Biogeosciences 上的研究中提出的，该研究由巴西国家空间研究所 (INPE)、圣保罗大学 (USP)、坎皮纳斯大学 (UNICAMP) 和德国慕尼黑技术大学 (TUM) 的科学家参与。
“CO2 是光合作用的基本输入，因此当它在大气中增加时，植物生理学会受到影响，这可能会对树木向大气中输送水分 [蒸腾]、地区降雨的形成、森林生物量和几个其他过程产生连锁反应，”文章的最后作者 David Montenegro Lapola 说。
Lapola 是 UNICAMP 农业应用气象和气候研究中心 (CEPAGRI) 的教授，也是通过圣保罗研究基金会 (FAPESP) 全球气候变化研究计划 (RPGCC) 资助的一个项目的负责人。该研究也是由 FAPESP 资助的一个主题项目的一部分，并得到了授予倒数第二作者的博士后奖学金的支持。
研究人员旨在调查大气中 CO2 上升对植物的生理影响如何影响降雨制度。随着 CO2 供应的增加，植物的蒸腾作用减少，向大气中排放的水分减少，从而产生较少的降雨。
通常，关于大气中 CO2 增加的预测不会将其对植物的生理影响与其在大气辐射平衡中的影响分开。在后一种情况下，该气体阻止太阳反射的一些能量从大气中逸出，导致温室效应的变暖现象。
在最近发布的政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 报告中提出的预测，考虑了大气辐射平衡的变化加上对植物的生理影响，已经预测亚马逊地区的年降雨量可能会减少高达 20%，并表明该地区降水制度的大部分变化将由森林对 CO2 增加的生理反应控制。
对于最近发表的研究，研究人员在圣保罗州卡乔埃拉保罗的 INPE 气象预报和气候研究中心 (CPTEC) 的超级计算机上运行了模拟。他们模拟了大气中 CO2 水平上升 50% 和森林完全被牧场所取代的情景，以了解这些变化如何影响森林在一百年内的生理。
“令我们惊讶的是，仅仅是森林树叶的生理影响就会导致年降雨量减少 12% [每年减少 252 毫米]，而完全砍伐森林将导致减少 9% [183 毫米]。这些数字远高于年与年之间降水量的自然变化，即 5%，”Lapola 说。
这些发现强调了需要采取当地行动减少亚马逊盆地九个国家的砍伐森林，以及全球行动减少工厂、车辆和发电厂等向大气中排放的 CO2。
Lapola 是 AmazonFACE 实验的协调员之一。该实验将提高小片雨林上方的 CO2 水平，并分析由此产生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。
计算机模拟的情景显示，降雨量的减少是由叶蒸腾量减少约 20% 引起的。然而，每种情况下的减少原因不同。
气孔是植物叶子上控制气体交换以进行光合作用的小孔。它们打开以捕捉 CO2 并在同一时间排放水蒸气。在空气中 CO2 更多的情景中，气孔保持开放的时间更少，排放的水蒸气更少，减少了云的形成和降雨。
总叶面积缩小是另一个原因。如果整个森林被牧场所取代，叶面积将缩小 66%。这是因为森林包含多层叠加的树叶，因此每平方米的叶面积是地面上的六倍。最后，CO2 水平的上升和森林砍伐也会影响风和空气团的运动，这对降水制度起着关键作用。
“森林冠层是一个复杂的表面，由高树、低树、树叶和树枝的顶部组成。这被称为冠层表面粗糙度。风产生湍流，随之产生涡流和不稳定性，从而产生负责赤道地区强降雨的对流，”Lapola 说。“牧场有一个平滑的表面，风总是向前流动，没有森林就不会产生涡流。风因此加剧，将大部分降水向西带走，而亚马逊东部和中部，巴西的部分地区，降雨量较少。”
CO2 水平上升导致的蒸腾减少导致温度升高高达两度，因为水滴较少以缓解热量。这一因素引发了一系列现象，导致降雨量减少，这是由于所谓的深层对流（含有大量水蒸气的非常高大的雨云）受到抑制。
“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，”Lapola 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完善我们进行的建模模拟。”