UC Merced-forskare har bevis för att Kaliforniens skogar är särskilt känsliga för fleråriga torka eftersom deras hälsa beror på vatten som lagras flera fot under marken.

"Varje år våra skogar, gräsmarker och buskar är beroende av vatten som lagras under jord för att överleva de torra somrarna, men under fleråriga torrperioder finns det inte tillräckligt med nederbörd under den våta vintersäsongen för att fylla på tillgången, sade Joseph Rungee, UC Merced doktorand och huvudförfattare på en ny artikel publicerad i tidskriften Hydrologiska processer .

Träd behöver vanligtvis ungefär samma mängd vatten varje år - mer under varmare år. Under en torka, att vattenförrådet under ytan gradvis utarmas, orsakar stress för träd och annan växtlighet. Om torkan är tillräckligt lång och särskilt varm, som var fallet från hösten 2011 till 2015, ett stort antal träd får slut på vattnet och dör.

Genom att analysera data från National Science Foundations nätverk av Critical Zone Observatories, Rungee arbetade med UC Merced-professorn Roger Bales, med School of Engineering och Sierra Nevada Research Institute, för att få en bättre förståelse för var och i vilken utsträckning den underjordiska vittrade berggrunden ger flerårig torkamotståndskraft. Forskarna grävde i data från platser över den halvtorra västern för att bestämma mängden vattenlagring som är tillgänglig i rotzonerna i olika områden.

Balar, Rungee och deras kollegor ville veta hur beroende olika områden i väst är av den vattenlagringen under ytan och hur många torra år växterna kan överleva.

Vissa områden kommer att kunna tolerera ett eller två år, medan andra kan klara fem eller sex. Dock, när vädret är varmare, växterna behöver mer vatten för att leva, och klimatet blir varmare.

Bales förklarade att områden med medelhavsklimat, som Kalifornien, är särskilt sårbara på grund av sin klimatvariation, även om de har betydande lagring under ytan. Områden med nederbörd året runt, som Colorado, är sårbara, för, eftersom de har mindre lagring under ytan, även om deras nederbörd från år till år är mindre varierande än Kaliforniens.

"Vanligtvis skulle nederbörden året runt se dessa områden genom torka år, men längre, hetare torka kommer att skapa fler problem, sa Bales.

"På vissa sätt är vi mer sårbara än områden med nederbörd året runt eftersom vi är så beroende av lagringen, " sa han. "I Kalifornien, mer än hälften av skogarnas vattenanvändning, gräsmarker och buskar kommer under torrperioden, och det kommer från vatten som lagras i rotzonen efter att regn och snösmältning upphör på våren."

I kontrast, mindre än en tredjedel av vattnet som används av vegetation på platser de studerade i Colorado, New Mexico och Arizona hämtades från lagring under ytan under torra perioder.

"Våra våta säsonger blir kortare, vilket innebär att de torra årstiderna blir längre och torrare – vi får mindre snö än regn – och de våta årstiderna är varmare, vilket innebär att det lagrade vattnet används tidigare på året, lämnar mindre till de varmaste delarna av året, sa Bales.

På en skogsbeklädd plats i södra Sierra, Rungee fastställde att mängden vatten som träd drog från under marken under torkan 2011-15 är likvärdig med den som lagrats ner till ett djup av minst 25 fot under marken.

Ett nästa steg är att utöka beräkningarna som gjorts av Rungee på forskningsplatser i väst, där vattenbalansen kan mätas exakt med hjälp av satellitdata, kalibrerad med detaljerade markdata.

"Detta kommer att ge en projicering av relativ sårbarhet för torka, vilket är särskilt intressant för markförvaltare som behöver prioritera var de ska gallra överbestånd av skogar innan de drabbas av ytterligare utbredd träddödlighet under nästa fleråriga torka, " förklarade Rungee.

Nyckeln till att skogar överlever nästa torka är att hitta en balans mellan skogens vattenanvändning och mängden underjordisk vattenlagring över året som är tillgänglig för att kompensera för låg nederbörd under torka år.

"I vissa områden, detta innebär gallring av överstockade skogar för att förhindra ytterligare träddödlighet, sa Bales.