Ara Cho

Dit proefschrift evalueerde het potentieel van carbonylsulfide (COS) als indicator voor de bruto primaire productie (GPP) door experimenten, modellering en inverse analyses te combineren van blad- tot mondiale schaal. De belangrijkste bevinding is dat COS waardevolle aanvullende informatie biedt over de koolstofopname door planten, maar dat het kwantitatieve gebruik ervan als mondiale proxy voor GPP beperkt blijft door zowel fysiologische als methodologische onzekerheden.

Een belangrijke bijdrage van dit werk is het aantonen dat COS niet simpelweg lineair schaalt met de opname van CO2. Experimenten op bladniveau onthulden omstandigheden waaronder de COS-opname anders reageerde dan fotosynthese, waaronder emissiepotentieel bij hoge temperaturen en versterkte gevoeligheid voor sluiting van de huidmondjes. Op grotere schaal maakten deze fysiologische kenmerken verfijningen in modelparameterisaties van de stomatale en mesofylgeleidbaarheid noodzakelijk. Hoewel dergelijke verbeteringen de overeenstemming met waarnemingen van fluxen op locatieniveau verbeterden na parameteroptimalisatie, bleven de mondiale inversies structurele beperkingen vertonen – met name een sterke afhankelijkheid van eerdere COS-vegetatiefluxen, onvolledige representatie van COS-specifieke processen en de afwezigheid van diurnale variabiliteit in het inversiekader.

Dit proefschrift toont verder aan dat COS informatie kan verschaffen over fotosynthese die niet toegankelijk is via CO2 alleen. Op bladniveau bood de COS-opname extra beperkingen voor de stomatale geleidbaarheid, als aanvulling op de traditionele afhankelijkheid van H2O- en CO2-waarnemingen. Op het niveau van het bladerdek (canopy) onthulden COS-fluxen aanvullende inzichten in de dynamiek van de huidmondjes tijdens de herfst en de nacht, en suggereerden ze verbeteringen in de behandeling van vochtigheidsstress en een origineel model voor stomatale geleidbaarheid in SiB4. Op mondiale schaal bood COS beperkte extra beperkingen voor CO2, voornamelijk als gevolg van de schaarse waarnemingsdekking van COS en de daaruit voortvloeiende zwakke randvoorwaarden, verergerd door structurele beperkingen in het huidige model. Desalniettemin kunnen de inversieresultaten die een hardnekkige onderschatting van de COS-vegetatieput op hoge breedtegraden laten zien, wijzen op onzuiverheden in de huidige GPP-representaties.

Samengevat tonen deze resultaten aan dat COS onafhankelijke en complementaire informatie bijdraagt over verschillende schalen heen, wat het potentieel ervan als indicator voor fotosynthese onderstreept. Tegelijkertijd benadrukken ze dat verdere vooruitgang afhangt van (i) het verfijnen van het mechanistische begrip van COS-uitwisseling tussen soorten en omgevingen, (ii) het verbeteren van de weergave van nachtelijke en stressgerelateerde processen in landoppervlakmodellen, (iii) het versterken van gekoppelde CO2-COS-inversiekaders, en (iv) het wereldwijd uitbreiden van waarnemingsnetwerken via gecoördineerde campagnes en satellietmissies. Deze vorderingen zullen bepalen in welke mate COS-vegetatiefluxen kunnen worden geïntegreerd in robuuste mondiale monitoring van GPP.