Markforskare kan omöjligt vara överallt på en gång för att studera varje bit av jord över hela planeten. Plus, marken förändras ständigt.

Förhållanden som väder och markanvändning har stor inverkan på marken över tid. Så, att förstå allt om jord, vi skulle behöva kontinuerligt studera mark runt om i världen. Eftersom detta inte är möjligt, markforskare vänder sig till matematik för att förutsäga vad som händer vid markytan.

Jordmodeller – precis som ekonomiska modeller – är användbara för att förutsäga trender och komma med förslag. Ett exempel kan vara klimatförändringarnas inverkan på vattenprocesser i marken. Modeller hjälper till att fylla luckorna i uppmätta data.

Eftersom marken är en komplex miljö, en jordmodell består av många delar som representerar olika processer. En viktig aspekt av jordmodeller - hur vatten interagerar med marken på landytan - diskuterades nyligen av en grupp på nästan 30 forskare. Deras arbete publicerades nyligen i Vadose Zone Journal .

Vatteninfiltration vid markytan är ett avgörande område att studera. Infiltration hänvisar till vilken del av vattnet som absorberas av jorden. Att kunna förutsäga om nederbörden kommer att rinna över markytan eller suga in är avgörande för markförvaltningsbeslut. If påverkar aspekter av markförvaltning som erosionskontroll. Det är också viktigt för att se till att vi har en säker och ren vattenförsörjning. Landytemodeller kan hjälpa forskare att förutsäga och simulera vatten- och energicyklerna från markytan till atmosfären.

Varje del av en landytamodell är viktig. Studieteamet fann att information om infiltration kräver mer uppmärksamhet i landytamodeller.

För att verkligen vara användbar, Landytemodeller måste inkludera massor av information. Detta inkluderar markstruktur, markfuktighet och temperatur, nederbörd, terräng, växter, och mer. Forskare använder informationen för att beräkna jordens klimat eller se hur förändringar i markanvändningen kan påverka det.

Harry Vereecken, Forschungszentrum Jülich i Tyskland, var huvudförfattaren till detta arbete. "Utvärderingen fann viktiga luckor i den nuvarande behandlingen av infiltrationsprocesser i landytamodeller, ", säger Vereecken. "Nuvarande modeller tar inte hänsyn till effekten av strukturella egenskaper på markens vattendynamik. Också, vi såg bristen på ett konsekvent ramverk för att uppskala infiltrationsprocesser från olika skalor och den stora mångfalden i tillvägagångssätt för att beskriva dem."

Gruppen uppmanar forskare att samarbeta och låna ut sin kompetens för att bättre inkludera denna information i landytamodeller. Detta är så att modellerna bättre återspeglar verkligheten av vad som händer på jordens yta.

Deras granskning var ett sätt att sammanställa vetenskaplig forskning från en lång tidsperiod och ge förslag på var markforskare bör fokusera sina ansträngningar härnäst. När man tittar över massor av forskning, de fann att det inte finns något konsekvent sätt att förutsäga infiltration. De fann också att vissa aspekter av mark som påverkar infiltration ofta ignoreras.

"Klimat- och geovetenskapsgemenskapen verkar vanligtvis i större skala än markvetenskapsgemenskapen, " Vereecken förklarar. "Markforskare har mestadels arbetat i mindre skalor, såsom plot till fältskala för att studera processer och inkluderade ofta inte atmosfäriska processer i sina studier. Vi ville skriva om vikten av att dessa samhällen kommer samman. Detta är den första recensionen någonsin som behandlade hanteringen av infiltrationsprocesser i dessa modeller."

Han tillägger att de hoppas att deras arbete ger en gemensam förståelse för hur infiltrationsprocesser hanteras i landytamodeller. Även om det kan vara svårt att kvantifiera dessa komplexa processer och kombinera dem till större modeller, det är viktigt för att studera planetens tillstånd. Båda grupperna behöver varandra. Utan markforskare som arbetar i mindre skala, andra kommer inte att ha data för sina modeller.

"Eftersom marken utövar en nyckelkontroll på klimatrelaterade processer, det kan ge relevans till den forskning vi gör som markforskare, ", säger Vereecken. "Vi hoppas att detta kan fungera som ett slags referensdokument för andra forskare och koppla samman de som arbetar med olika aspekter av landytemodeller."