Hvordan bjerge holder kulstof

Bjergskove er bedre til at lagre kulstof - ja, rent faktisk, de er bedre til alt-ifølge en ny undersøgelse af forskere ved NSF-finansierede projekter CyVerse, Jetstrøm, og Boulder Creek Critical Zone Observatory.

Tyson Swetnam, en økolog og videnskabelig informatiker ved CyVerse hovedkvarter ved University of Arizona, brugte CyVerse -ressourcer til at udføre GIS (geografisk informationssystem) og statistiske analyser, og at dele dataene med sine samarbejdspartnere. Teamet brugte en åben videnskabsstrategi understøttet af CyVerse til at lave deres data, analyser, og kode til deres beregninger alle frit tilgængelige for forskere at genbruge.

Studiet, som delvist blev støttet af flere National Science Foundation (NSF) tilskud, herunder til Boulder Creek Critical Zone Observatory (CZO) og National Center for Airborne Laser Mapping (NCALM) ved University of Houston, og af Department of Energy's Terrestrial Ecosystem Science Program, er offentliggjort i open access science journal Økosfæren .

Træer er et af Jordens vigtigste kulstofreservoirer, absorberer kuldioxid - en drivhusgas - fra atmosfæren som en del af deres respirationsproces. Endnu, i bjerglandskaber, træer er ikke enlige midler til at lagre kulstof. Der sker mere; faktorer som tilgængelighed af næringsstoffer, jorddybde, nedbør, og vandstrøm over land, blandt andet, alle påvirker en skovs sundhed og dens evne til at lagre kulstof.

Swetnam og kolleger med NSF CZO'erne studerer dette større billede, når de tænker på, hvordan komplekst terræn påvirker kulstofcyklussen. Den kritiske zone er defineret som zonen fra toppen af ​​træer til bunden af ​​grundvandslager i krystallinsk grundfjeld, der interagerer og påvirkes af ændringer i klima og arealanvendelse.

"Bjerge fanger først atmosfærisk fugt, når det afkøler og kondenserer i højden, og at regn og sne derefter giver opland fugt, der til sidst bevæger sig ind i dalbunden, "sagde Swetnam. Snesmeltning fra bjerge fodrer floderne på Colorado -platået, hvor undersøgelsen blev gennemført.

"Koncentrerede områder med jordfugtighed fører til øget skovproduktivitet, og større biomasse fører til mere kulstofbinding, "Swetnam fortsatte. Det viser sig, at bjerge giver den særlige blanding til optimal lagring af skovkulstof.

Variabel topografi er endnu vigtigere i tørre eller fugtbelastede økosystemer, Sagde Swetnam. "I ørkenens sydvest, hvis vi ikke havde bjerge, havde vi ikke skove. Vi har brug for det komplekse terræn for at skabe nedbør. "

"Vi ser det hver sommer i Tucson, " han tilføjede, "når regn-skyer dannes over Santa Catalina-bjergene i monsunperioden."

Teamet analyserede nedbørsrekorder for tre undersøgelsessteder i Boulder Creek CZO i Rocky Mountains nær Boulder, Colorado, samt LIDAR (lysdetektering og rækkevidde) data om træets tæthed og højde indsamlet af et fly, der fløj over undersøgelsesstederne som en del af et NCALM -initiativ.

"Vores undersøgelse er den første til at overveje variationen af ​​kulstof sammenlignet med fugtfordeling over højdegradient, "Sagde Swetnam.

Konventionel tankegang ville indikere, at træer, der vokser i højere højder, burde klare sig bedre, da der er mere nedbør i højden, men "når du ser på tværs af et helt vandskel, skovproduktivitet i dalbunde opvejer langt højderyggenes, "Swetnam noteret. Træer placeret i dale, hvor jordbunden er dyb, og fugt opsamles fra nedbør, der strømmer ned fra omgivende topmøder, er mere produktive og bedre til at lagre kulstof.

Det er uvist, hvordan klimaforandringer vil påvirke bjergskove, Sagde Swetnam. ”Vi regner med, at det bliver varmere og tørrere, og skove vil konkurrere med hinanden om vand. Hvis træer dør på øvre skråninger, vil der måske være mere vand tilgængeligt for træer herunder, men omvendt måske vil de træer, der er akklimatiseret til at have konstant vand, dø tidligere, når deres vandressourcer reduceres. "

Uanset, han sagde, det er vigtigt, at beslutningstagere til arealanvendelse, der overvejer, hvilket træ der skal behandles eller bevares, mener, at topografi påvirker skovenes robusthed, produktivitet, og evnen til at lagre kulstof.

Swetnam og hans samarbejdspartnere brugte CyVerse Data Store og NSF's Jetstream Cloud, der var vært for Extreme Science and Engineering Discovery Environment, til at dele deres data og beregninger, da de gennemførte undersøgelsen.

"Tilgængeligheden af ​​CyVerse og Jetstream beregningsressourcer gør GIS -beregninger hurtigere og lettere, "Noterede Swetnam.

Dataene kan downloades fra datalageret CyVerse Data Store og Critical Zone Observatories. Kode til beregningerne er tilgængelig i papirets supplerende afsnit.