I en ny studie publicerad i Förfaranden från National Academy of Sciences , forskare avslöjar tekniker - inspirerade av studiet av informationsteori - för att spåra hur förändringar i nederbörd förändrar interaktioner mellan atmosfären, vegetation och jord på två platser för National Science Foundation Critical Zone Observatory i västra USA.

"Information som härrör från fluktuationer i nederbörd rör sig genom ekosystem, liknande det sätt som information flödar genom kommunikationsnätverk, "sa Praveen Kumar, professor i civil- och miljöteknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign och studerar medförfattare. "Denna typ av analys, som är nytt för ekologiska och hydrologiska studier, låter oss avgöra hur väl olika aspekter av ett ekosystem är anslutna och huruvida svar på klimatförändringar är platsspecifika eller vanliga i olika ekosystem. "

Forskarna tittade på förändringar i värme, jordfuktighet och kolflöde - känd som flussmedel - innan, under och efter regn och torka på två platser. Den första sajten, i sydvästra Idaho, upplevde flera dagars nederbörd under juli 2015. Den andra, i södra Sierra -regionen i Kalifornien, upplevde en flerårig torka som började 2012.

"På Idahos webbplats, vi såg ökad anslutning mellan atmosfären och jorden under perioden direkt efter nederbörden, "sa Allison Goodwell, civilingenjörsprofessor vid University of Colorado, Denver som är en tidigare doktorand i Illinois och huvudförfattare till den nya studien. "På södra Sierra -platsen, vi fann att värme och kolflöden reagerade på torkan på olika sätt, och att anslutningskällorna varierade mellan platser med hög och låg höjd. "

"En annan aspekt som gjorde denna studie unik var tillgången på data från flera stationer på olika höjder på varje plats, "Kumar sa." Detta gjorde det möjligt för oss att se om förändringarna i anslutning berodde på klimatskillnader till följd av höjd. I vanliga fall, datainsamlingsstationerna är isolerade, vilket gör det svårt att utföra denna typ av jämförande analys. "

Även om fältplatserna och data kommer från olika ekosystem, tider och väderstörningar, studien ger insikt om hur anslutning påverkar olika typer av flussmedel, sa forskarna. Starkare anslutning förändrar hur nederbörd påverkar fukt, värme och kolflöde i systemet, och utvecklingen från tidig till sen torka.

"Dessa resultat visar hur en vattendelare kan reagera på nederbördsstörningar, i detta fall torka, "sade Richard Yuretich, programdirektören för NSF Critical Zone Observatories. "Informationen är viktig för att förutsäga hur ekosystem kommer att reagera på framtida extrema händelser."