Drylands i västra USA är för närvarande i greppet av en 23-årig "megadroka", och en forskare från West Virginia University arbetar för att få en bättre förståelse för denna extrema klimathändelse.
Steve Kannenberg, biträdande professor i biologi vid WVU Eberly College of Arts and Sciences, använder observationer från befintliga nätverk av vetenskapliga instrumentstationer över hela regionen för att nå det målet.
Megatorkan är en pågående klimatkris för naturliga ekosystem, jordbrukssystem och mänskliga vattenresurser, men forskarna har en begränsad förståelse för fenomenet.
Kannenberg försöker identifiera var denna torka har varit mest allvarlig. Data bör avslöja var förhållandena har utarmat grundvatten och markfuktighet och identifiera vilka torrmarksväxter som har drabbats mest.
Termen "torrmarker" syftar på områden där tillgången på vatten begränsar ekosystemens hälsa.
"I West Virginia har vi gott om vatten," sa han. "Men om du åker ut till Utah, till exempel, är det väldigt varmt, väldigt torrt. Och växtlighetens hälsa bestäms av hur mycket vatten som finns i jorden och hur mycket vatten som finns i luften."
Data om västerlandets klimatologiska historia kan erhållas genom att studera trädväxtringar i torra marker. Med hjälp av trädringar har forskare funnit att den nuvarande 23-åriga torkaperioden är den allvarligaste under de senaste 1 200 åren. Kannenberg kommer att para ihop trädringdata med mätningar av markfuktighet, grundvatten och ekosystemflöden via virvelkovariansflödestorn.
"Dessa är i huvudsak snygga väderstationer som kan känna av ekosystemets andning," sa han. "Det kan kvantifiera hur mycket kol som kommer in i växtligheten från atmosfären när växter fotosyntetiseras under dagen, och likaså hur mycket kol som andas ut tillbaka till atmosfären på natten, eftersom ekosystemen andas som vi gör."
Tornen kan också mäta hur mycket vatten som kommer in via regn, hur mycket som går ut genom växter till atmosfären och hur mycket som avdunstar från markytan.
Globalt förväntas megatorkar öka i frekvens och svårighetsgrad under de kommande decennierna, och Kannenbergs syntetiserade data kan hjälpa forskare att informera forskare om andra torra och icke-torrmarksbiomer.
Han har också fokuserat på kolavskiljning. Fotosynteshastigheten för vegetationen över torra marker påverkar deras förmåga att lagra kol, men träd kan bara fotosyntetisera när det finns tillräckligt med vatten. Denna process är ganska konsekvent i östliga skogar, men svår att förutsäga i torra områden.
"Om du tänker på en skog här i West Virginia, finns det uppenbarligen mycket kol lagrat i vegetationen," sa han. "Detta gör det till en mycket viktig kolsänka globalt. Det är lätt för forskare att förutsäga hur mycket kol som tas upp av dessa träd varje år eftersom vi vet att miljön under våren, sommaren och hösten är ganska gynnsam för fotosyntesen."
Men med mycket mindre vegetation i västerländska landskap, lagras mindre kol i torra marker. Vattentillgången är inkonsekvent och oförutsägbar, och mängden kol från västerländsk vegetation kan ta upp varje år varierar avsevärt. Under torka år kan lite kol absorberas alls.
"Studier visar att särskilt torra ekosystem är väldigt viktiga för att bestämma hur mycket kol som tas upp av hela jordens yta globalt", sa Kannenberg. "Inte för att de tar upp ett ton kol, utan för att de är så inkonsekventa över tid. Att förstå fotosyntes och kollagring i dessa torra ekosystem är viktigt, även om det kanske inte ser ut som att det finns ett ton kol lagrat i vegetationen på landskapet."
Kannenberg sa att det finns olika hanteringsåtgärder tillgängliga för att hjälpa till att mildra några av de nuvarande effekterna och förbereda för de som kommer, för när planeten blir varmare blir atmosfären torrare. I många regioner, som sydvästra USA, som redan är mycket torra, värmer återkopplingsslingor luften och torkar atmosfären, vilket i sin tur kommer att påskynda framtida torka.
"Historiskt sett är megatorka en sällsynt, sällsynt sak", sa han. "Men det har funnits ett antal av dem genom tiden, och de kommer att bli vanligare och allvarligare i framtiden."
Tillhandahålls av West Virginia University
