Kenapa Menutup Penutup Salji Boleh Menunjukkan Kerosakan Alam Sekitar yang Lebih Besar untuk Datang

Perubahan iklim sering menggambarkan imej panas, kemarau, dan ribut taufan. Tetapi menurut Penilaian Iklim Negara AS terkini yang dikeluarkan pada 23 November 2018, musim sejuk telah menghangat tiga kali lebih cepat daripada musim panas di Timur Laut pada tahun-tahun kebelakangan ini. Perubahan ini juga menghasilkan kesan yang ketara.

Dari segi sejarah, lebih 50 peratus hemisfera utara mempunyai penutup salji pada musim sejuk. Sekarang suhu yang lebih panas akan mengurangkan kedalaman dan tempoh penutup salji musim sejuk. Ramai orang menganggap bahawa musim sejuk adalah masa yang tidak aktif bagi organisma di dalam iklim sejuk, namun dekad penyelidikan kini menunjukkan bahawa keadaan iklim musim sejuk - terutamanya salji salji - adalah pengawal selia penting kesihatan ekosistem hutan dan organisma yang hidup di dalamnya.

Khususnya, kerja kami sepanjang dekad yang lalu menunjukkan bahawa penutupan salji yang merosot dapat menjejaskan kesihatan pokok dan mengurangkan keupayaan hutan untuk menapis udara dan air. Kajian terbaru kami mendapati bahawa pemanasan musim sejuk yang berterusan dapat mengurangkan penutup salji di timur laut Amerika Syarikat, menyebabkan penurunan besar dalam pertumbuhan pokok dan penyimpanan karbon hutan.

Salji sebagai selimut

Kami mengkaji hutan kayu keras utara, yang dikuasai oleh maple gula, birch kuning, dan pokok-pokok beech Amerika dan berkisar 85,000 batu persegi, dari Minnesota dan tenggara Kanada timur ke Wilayah Maritim Kanada dan timur laut Amerika Syarikat. Hutan-hutan ini terkenal dengan warna-warna gugur mereka. Mereka menjana pendapatan dengan menarik pelancong, pejalan kaki, pemburu, dan berkemah, dan menyokong industri kayu dan sirap maple. Mereka juga menyediakan perkhidmatan ekologi yang penting, seperti menyimpan karbon dan mengekalkan kualiti air dan udara.

Apabila musim sejuk meresap di rantau ini, dengan suhu yang sering mencelup di bawah pembekuan, setiap spesies memerlukan penebat untuk menghadapi. Akar pokok dan organisma tanah seperti serangga bergantung pada salji salju yang dalam untuk perlindungan dari selimut - selimut salji harfiah. Malah dalam suhu sub-sifar, jika salji cukup mendalam, tanah boleh terus tidak terbiar.

Enam dekad penyelidikan dari Hutan Experimental Hubbard Brook di New Hampshire - salah satu pengajian yang paling lama di mana-mana - menunjukkan bahawa musim salji musim sejuk berkurangan. Penyelidikan yang dijalankan oleh ulama lain menunjukkan bahawa jika trend ini berterusan, ia akan meningkatkan kemungkinan kitaran pembekuan tanah, dengan kesan yang membahayakan kesihatan hutan.

Mengapa Hutan Utara Perlu Salji

Selama lebih dari 10 tahun, kami telah memanipulasi salji musim sejuk di Hubbard Brook untuk mengkaji kesan perubahan iklim pada hutan kayu utara. Pada musim sejuk awal, kami menuju ke luar selepas setiap salji untuk menghilangkan salji dari plot percubaan kami. Kemudian kita menganalisis bagaimana kehilangan lapisan penebat ini mempengaruhi pokok dan tanah.

Kami telah mendapati bahawa dalam plot di mana kami mengeluarkan salji, fros menembusi kaki atau lebih ke dalam tanah, sementara ia jarang meluas lebih daripada dua inci jauh di plot rujukan berdekatan dengan salji kosong yang tidak berubah. Dan sama seperti kitaran beku mencairkan jalan di jalan-jalan bandar, pembekuan tanah dan membunuh akar pokok dan merosakkan mereka yang bertahan.

Kerosakan akar ini mencetuskan tindak balas ekologi. Akar yang mati mengurai dan merangsang kehilangan karbon dioksida dari tanah. Pokok mengambil nutrien yang lebih sedikit dari tanah, mengumpul unsur toksik aluminium dalam daun mereka, dan menghasilkan pertumbuhan cawangan yang kurang. Nitrogen, nutrien utama, boleh dibasuh dari tanah. Komuniti serangga tanah menjadi kurang melimpah dan pelbagai.

Menurunkan Snowpack Mempengaruhi Pertumbuhan Pohon

Dalam kertas paling terkini, iklim dan model hidrologi kami menunjukkan bahawa kawasan hutan di seluruh timur laut Amerika Syarikat yang menerima penebalan salji musim panas berkepadatan boleh merosot sebanyak 95 peratus menjelang tahun 2100. Hari ini, 33,000 batu persegi hutan di utara New York dan New England biasanya mempunyai salji salji selama beberapa bulan pada musim sejuk. Menjelang tahun 2100, kawasan ini boleh mengecut ke patch lebih kecil daripada 2,000 batu persegi - kira-kira satu perlima saiz Vermont.

Penurunan ini pasti akan merosakkan industri ski dan kereta salji dan mendedahkan jalan raya Timur Laut ke lebih banyak kitaran beku. Ia juga akan menjejaskan pertumbuhan pokok.

Untuk menilai hubungan antara snowpack dan pertumbuhan pokok, kami menggunakan bit gerudi berongga khusus yang disebut pembesaran kenaikan untuk menghilangkan teras kayu bersaiz jerami dari pelbagai batang maple gula. Setiap pokok ini mengalami salji musim sejuk semulajadi atau lima tahun berturut-turut di mana kami mengeluarkan salji musim sejuk awal. Apabila kita menyerap teras dan melihatnya di bawah mikroskop, mereka mendedahkan cincin pertumbuhan tahunan yang boleh kita gunakan untuk memahami bagaimana setiap pokok memberi respons kepada persekitarannya.

Dalam masa dua tahun pertama, analisis kami menunjukkan penurunan 40 peratus dalam pertumbuhan gula maple dari plot tanpa salji. Kadar pertumbuhan kekal tertekan sebanyak 40 hingga 55 peratus dalam tempoh tiga tahun akan datang. Sebaliknya, tidak ada penurunan pertumbuhan pokok maple gula dalam plot rujukan kami di mana akar pokok salji yang dilindungi di tengah jalan tengah. Keputusan ini dapat dibandingkan dengan kematian akar yang diuji penyelidik lain dalam percubaan penyingkiran salji yang terdahulu di Hubbard Brook.

Di Hubbard Brook, maple gula boleh menyumbang lebih daripada separuh daripada pengumpulan biomass tahunan hutan. Oleh itu, perubahan iklim yang mengurangkan salji musim sejuk dan meningkatkan pembekuan tanah dapat mengurangkan kadar pertumbuhan hutan di kawasan hutan kayu utara sebanyak 20 peratus hanya melalui kesannya terhadap pokok-pokok ini. Tetapi kita tahu bahawa birch kuning juga mengalami kerosakan akar sebagai tindak balas terhadap pembekuan tanah, jadi anggaran kami untuk perubahan dalam pertumbuhan hutan secara keseluruhan mungkin rendah.

Bolehkah musim musim panas yang semakin hangat mengimbangi sekurang-kurangnya sebahagiannya untuk kerosakan ini dengan merangsang kadar pertumbuhan pokok, seperti yang dicadangkan beberapa penyelidikan? Kerja yang sangat sedikit telah dilakukan untuk memahami bagaimana hutan di kawasan yang dilindungi salji bermusim akan bertindak balas terhadap kesan interaktif perubahan iklim merentas musim. Untuk membantu mengisi jurang ini, kami menubuhkan Perubahan Iklim di Eksperimen Musim di Hubbard Brook pada tahun 2013.

Dalam projek ini, kami menggunakan kabel pemanasan yang dikebumikan untuk memanaskan tanah hutan sebanyak 9 darjah Fahrenheit (5 darjah Celsius) pada musim salji dari April hingga November. Pada musim sejuk, kami menggunakan gabungan pemanasan dengan kabel pemanasan terkubur dan penyodok salji untuk mendorong kitaran pembekuan tanah. Keputusan kami setakat ini menunjukkan bahawa kerosakan akar dan pertumbuhan pokok yang dikurangkan yang disebabkan oleh kitar musim sejuk beku-cair tidak diimbangi oleh pemanasan tanah semasa musim yang semakin meningkat.

Kerja kami menunjukkan perubahan yang sering berlaku di iklim musim sejuk yang boleh memberi kesan kepada ekosistem hutan. Kehilangan salji salji boleh mengurangkan pertumbuhan hutan, penyerapan karbon, dan pengekalan nutrien, yang akan mempunyai implikasi penting untuk perubahan iklim dan kualiti udara dan air sepanjang tahun.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan oleh Andrew Reinmann dan Pamela Templer. Baca artikel asal di sini.