De ce acoperirea de zăpadă declinată poate indica o deteriorare mai mare a mediului înconjurător

Schimbările climatice declanșează adesea imagini de căldură, secetă și uragane. Dar, potrivit celei mai recente evaluări a climatului american, lansată pe 23 noiembrie 2018, iernile s-au încălzit de trei ori mai repede decât veriile din nord-est în ultimii ani. Aceste schimbări produc, de asemenea, efecte semnificative.

Din punct de vedere istoric, peste 50% din emisfera nordică a acoperit zăpada în timpul iernii. Acum, temperaturile mai calde reduc adâncimea și durata de acoperire a zăpezii de iarnă. Mulți oameni presupun că iarna este un timp latent pentru organismele cu climă rece, dar decenii de cercetare arată că condițiile climatice de iarnă - în special snowpack - sunt regulatori importanți ai sănătății ecosistemelor și organismelor forestiere care trăiesc în ele.

În special, activitatea noastră din ultimul deceniu demonstrează că acoperirea zăpezii în scădere poate afecta sănătatea copacilor și reduce capacitatea pădurilor de a filtra aerul și apa. Ultimul nostru studiu constată că încălzirea continuă a iernii ar putea reduce în mod considerabil acoperirea zăpezilor în nord-estul Statelor Unite, cauzând scăderi mari ale creșterii copacilor și stocării carbonului în pădure.

Zăpada ca o pătură

Studiem pădurile din lemn de esență tare, care sunt dominate de arțar de zahăr, mesteacăn galben și faguri americane și se întind de 85.000 de kilometri pătrați, de la Minnesota și de la sud-estul Canadei până la provinciile maritime canadiene și în nord-estul Statelor Unite. Aceste păduri sunt renumite pentru culorile lor vibrante de toamnă. Acestea generează venituri prin atragerea de turiști, excursioniști, vânători și rulote și susținerea industriei lemnului și a siropului de arțar. Ele oferă, de asemenea, servicii ecologice importante, cum ar fi stocarea carbonului și menținerea calității apei și a aerului.

Când iarnă încalcă această regiune, cu temperaturi adesea scufundând cu mult sub îngheț, fiecare specie are nevoie de izolație pentru a face față. Rădăcinile de rădăcini și organismele solului, cum ar fi insectele, se bazează pe un strat de zăpadă adânc pentru protecție împotriva frigului - o pătură literală de zăpadă. Chiar și la temperaturi sub zero, în cazul în care zăpada este suficient de adâncă, solurile pot rămâne dezghețate.

Șase decenii de cercetare din Pădurea Experimentală Brook Hubbard din New Hampshire - unul dintre cele mai lungi studii de oriunde - arată că zăpada de iarnă se află în declin. Cercetările efectuate de alți cercetători indică faptul că, dacă această tendință continuă, va crește probabilitatea ciclului de înghețare și dezghețare a solului, cu efecte nocive asupra sănătății pădurilor.

De ce pădurile din nord au nevoie de zăpadă

Timp de mai mult de 10 ani am manipulat zăpadă de iarnă la Hubbard Brook pentru a studia efectele schimbărilor climatice proiectate asupra pădurilor din lemn de esență tare nordică. La începutul iernii, ne îndreptăm în aer liber după fiecare ninsoare pentru a elimina zăpada din loturile noastre experimentale. Apoi analizăm modul în care pierderea stratului izolant afectează copacii și solul.

Am constatat că în parcelele în care îndepărtăm zăpada, înghețul pătrunde într-un picior sau mai mult în sol, în timp ce rar se extinde mai mult de doi centimetri adânc în parcelele de referință din apropiere, cu pungă de nisip nealterată. Și la fel cum ciclurile de îngheț-dezghețuri creează gropi în străzile orașului, înghețarea solului îngrădește și ucide rădăcinile copacilor și îi distruge pe cei care supraviețuiesc.

Rănirea rădăcinilor declanșează o serie de răspunsuri ecologice. Rădăcinile moarte se descompun și stimulează pierderile de dioxid de carbon din sol. Copacii iau mai puțini nutrienți din sol, acumulează elementul toxic aluminiu în frunzele lor și produc o creștere mai mică a ramurilor. Azotul, un nutrient cheie, se poate spăla din soluri. Comunitățile de insecte din comun devin mai puțin abundente și diverse.

Scăderea Snowpack-ului afectează creșterea copacilor

În cea mai recentă lucrare, modelele climatice și hidrologice arată că zona pădurilor din nord-estul Statelor Unite, care primește zăpadă izolată în timpul iernii, poate să scadă cu 95% până în anul 2100. Astăzi, 33 000 de kilometri patrati de păduri din nordul New Yorkului și New Anglia are în mod obișnuit snowpack pentru câteva luni în timpul iernii. Până în anul 2100, această zonă s-ar putea micșora într-un patch mai mic de 2.000 de kilometri pătrați - aproximativ o cincime din mărimea Vermontului.

Acest declin va afecta, fără îndoială, industriile de schi și snowmobiling și va expune drumurile nord-est la mai multe cicluri de îngheț-dezgheț. De asemenea, va afecta în mod semnificativ creșterea copacilor.

Pentru a evalua relația dintre creșterea zăpezii și a copacilor, am folosit un burghiu specializat pentru găuri, denumit un borer de creștere, pentru a elimina miezurile de lemn de dimensiuni reduse din tulpini de arțar multiplu de zahăr. Fiecare dintre acești copaci au experimentat fie un snowpack natural de iarnă, fie cinci ani consecutivi, în care am eliminat zăpada de iarnă devreme. Când am șlefuit miezul și le-am văzut sub microscop, au dezvăluit inele de creștere anuală pe care le-am putea folosi pentru a înțelege modul în care fiecare arbore a răspuns mediului său.

În cursul primilor doi ani, analizele noastre au arătat o scădere cu 40% a creșterii arțarului de zahăr din parcele fără zăpadă. Ratele de creștere au rămas deprimate cu 40-55% în următorii trei ani. Dimpotrivă, nu a existat o scădere a creșterii arborilor de arțar în parcelele noastre de referință unde rădăcinile copacilor acoperite de zăpadă au rădăcini în mijlocul iernii. Aceste rezultate sunt comparabile cu mortalitatea la radacini pe care alti cercetatori au observat-o intr-un experiment anterior de indepartare a zăpezii de la Hubbard Brook.

La Hubbard Brook, arborii de zahăr pot reprezenta mai mult de jumătate din acumulările anuale de biomasă forestieră. În consecință, schimbările climatice care reduc zăpada de iarnă și sporește înghețarea solului ar putea reduce ratele de creștere a pădurilor în regiunea forestieră din nordul pădurii cu 20% doar prin impactul asupra acestor copaci. Dar știm că mesteacanul galben suferă, de asemenea, pagube rădăcinii ca răspuns la înghețarea solului, astfel încât estimarea noastră pentru schimbările în întreaga creștere forestieră este probabil să fie scăzută.

Ar putea temperaturile sezonului de creștere să compenseze cel puțin parțial pentru aceste daune prin stimularea ratelor de creștere a copacilor, după cum sugerează unele cercetări? Au fost făcute foarte puține lucrări pentru a înțelege modul în care pădurile din zonele acoperite de zăpadă sezoniere vor răspunde la efectele interactive ale schimbărilor climatice din anotimpuri. Pentru a ajuta la completarea acestui decalaj, am creat experimentul Climate Change Across Seasons Experiment la Hubbard Brook în 2013.

În acest proiect, folosim cabluri îngropate de încălzire pentru a încălzi solurile forestiere cu 9 grade Celsius în timpul sezonului fără zăpadă din aprilie până în noiembrie. În timpul iernii, folosim o combinație de încălzire cu cabluri de încălzire îngropate și lopate de zăpadă pentru a induce cicluri de înghețare și dezghețare a solului. Rezultatele obținute până acum arată că deteriorarea rădăcinilor și creșterea redusă a copacilor cauzată de ciclurile de înghețare și dezghețare a solului de iarnă nu sunt compensate de încălzirea solului în timpul sezonului de creștere.

Lucrările noastre arată cât de des schimbate în schimbările climatice de iarnă pot afecta ecosistemele forestiere. Pierderea stratului de zăpadă poate reduce creșterea pădurilor, sechestrarea carbonului și reținerea nutrienților, ceea ce va avea implicații importante pentru schimbările climatice și calitatea aerului și a apei pe tot parcursul anului.

Acest articol a fost publicat inițial în The Conversation de Andrew Reinmann și Pamela Templer. Citiți articolul original aici.