Kraftiga regnhändelser som inträffar bara några dagar om året kan stå för upp till en tredjedel av den årliga kväveavrinningen från jordbruksmark i Mississippiflodsbassängen, enligt en ny studie av forskare från Iowa State University.

U.S. National Science Foundation-finansierad forskning, publiceras i Kommunikation Jord &Miljö , använder innovativa datormodelleringstekniker för att kvantifiera kväveavrinning från markekosystem till floder och vattendrag. Kvävegödselmedel som appliceras på jordbruksmark i Mellanvästern kan ta sig nerför Mississippifloden, där de bidrar till en hypoxisk zon (lågt eller utarmat syre) i Mexikanska golfen.

Fynden skulle kunna ge information om gårdsförvaltningspraxis såsom tidpunkten och appliceringen av kvävegödselmedel för att minska dessa effekter, sa studiens huvudförfattare, Chaoqun Lu.

Lu utnyttjade datormodellering för att simulera olika ekologiska processer. Hennes tidigare arbete tittade på hur jordbruksmark lagrar kol, en process som kallas kolbindning. För denna tidning, Lu och hennes kollegor använde modelleringsmetoder och allmänt tillgängliga vattenkvalitetsdata som går tillbaka till 1980 för att analysera hur nederbörd påverkar kvävebelastningen i vattenvägar i Mellanvästern.

Lu sa att tidigare studier har visat att år med höga regnmängder också ser högre kvävebelastning från land till vattendrag. Men den nya studien tittade noga på extrema nederbördshändelser i hela Mississippiflodens bassäng, definieras som varje nederbörd som överstiger den 90:e percentilen av historiska dagliga nederbördsrekord för en plats under en månad.

Bassängen bred, extrema nederbördshändelser inträffade endast 8,6 dagar per år i genomsnitt men bidrog till ungefär en tredjedel av den årliga totala kväveavkastningen, enligt uppgifterna.

"Det som lockade oss till dessa frågor är att kraftiga regn kan vara mycket lokaliserade, " sa Lu. "Du ser regn här och där, och det förekommer under olika perioder på året. Vi ville se om vi kunde kombinera långsiktiga övervakningsdata och modelleringsverktyg som tar hänsyn till dessa skillnader och få en bättre titt på hur de påverkar kvävebelastningen."

Lade till Laura Lautz, en programdirektör vid NSF:s avdelning för geovetenskaper, "Denna forskning visar att även om extrema regn kan inträffa bara några dagar varje år, de kan ha en överdriven inverkan på kvävebelastningen. Att veta detta, vi kan ta ett informerat och målinriktat tillvägagångssätt för att hantera jordbruksmetoder för att mildra utsläpp av näringsämnen till viken."