_ O nouă estimare a carbonului organic din sol din SUA de îmbunătățit Modele ale sistemului Pământului

Solul conține aproximativ de două ori mai mult carbon decât atmosfera și plantele combinate. Este un rezervor major de carbon, capabil să absoarbă mai mult dioxid de carbon din atmosferă decât eliberează. Gestionarea carbonului din sol este cheia în eforturile de atenuare a schimbărilor climatice, pe lângă faptul că este vitală pentru sănătatea solului și productivitatea agriculturii.

Măsurarea carbonului din sol, totuși, este un proces minuțios și costisitor. Probele trebuie săpate din pământ și trimise la un laborator pentru analiză, ceea ce face ca măsurătorile de extindere la scară spațială mare să fie dificile.

Acum, oamenii de știință din domeniul mediului au combinat datele la nivel de teren cu tehnici de învățare automată pentru a estima organicul solului. carbon la scara continentală a SUA. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences a publicat noua estimare a carbonului organic din sol, care îmbunătățește estimarea generală pentru Statele Unite și oferă noi perspective asupra efectelor variabilelor de mediu asupra carbonului organic din sol.

„Există recunoașterea crescândă a faptului că carbonul organic din sol este important și că ar trebui să investim în construirea acestuia prin practici de management durabil al terenurilor”, spune Debjani Sihi, autor principal al studiului și profesor asistent de științe ale mediului la Universitatea Emory. „Estimarea noastră este mai precisă decât estimările existente și oferă un punct de referință mai bun pentru a ghida factorii de decizie politică și administratorii de terenuri în adoptarea unor practici inteligente din punct de vedere climatic.”

Terenul este mult mai eficient decât oceanul în reținerea carbonului, notează Sihi, și oferă o posibilă soluție bazată pe natură pentru a ajuta la atenuarea schimbărilor climatice.

„Am putea crea condiții”, explică ea, „care sunt favorabile pentru ca solul să capteze dioxidul de carbon din atmosferă și să-l blocheze acolo pentru o perioadă foarte lungă – peste milenii.”

Sihi este un biogeochimist care studiază problemele de mediu și durabilitate la legătura dintre sol și climă.

Primul autor al lucrării actuale este Zhuonan Wang , un fost bursier postdoctoral în laboratorul lui Sihi, care se află acum la Universitatea de Stat din Colorado.

Carbonul organic din sol este format din materie vegetală și animală în diferite stări de descompunere. În timp ce carbonul anorganic se găsește și în sol sub formă de minerale carbonatate, carbonul organic este de obicei cea mai mare proporție și cel mai important factor de biologie și calitate a solului.

Departamentul pentru Agricultură al SUA menține Cooperativa Națională. Baza de date de caracterizare a solului Soil Survey. Aceste date au fost adunate de-a lungul deceniilor atât prin plimbarea pe pământ și observarea, cât și prin dezgroparea probelor de miez și trimiterea lor la laboratoare pentru analiză. Măsurarea carbonului organic din sol, de exemplu, necesită săparea unui miez până la zona rădăcinii, la aproximativ 30 de centimetri adâncime pentru a obține un profil al solului vegetal și până când miezul atinge roca de bază pentru a obține un întreg profil de sol.

Eșantionarea solului este efectuată. și în alte părți ale lumii. Rețeaua internațională de carbon organic al solului cuprinde peste 430.000 de profiluri de sol, extrase din întreaga lume. Oamenii de știință folosesc astfel de date pentru a crea „hărți ale solului” sau estimări ale caracteristicilor solului în diferite regiuni. O hartă bine-cunoscută a solului este Baza de date armonizată a solului mondial, dezvoltată de Organizația Națiunilor Unite pentru Alimentație și Agricultură și colaboratori. Un altul este SoilGrids, susținut de Centrul Internațional de Referință și Informare a Solurilor din Țările de Jos.

Există inconsecvențe semnificative în estimările carbonului organic din sol atât în ​​baza de date armonizată a solurilor, cât și în SoilGrids. Sihi și echipa ei și-au propus să vadă dacă ar putea rezolva aceste neconcordanțe în cadrul estimărilor Statelor Unite, găsind modalități mai eficiente de a extinde datele de eșantionare a solului.

Cercetătorii au împărțit Statele Unite – inclusiv toate cele 50 de state și Puerto Rico – în 20 de regiuni diferite și au creat modele de învățare automată pentru fiecare regiune. Ei au obținut aproape 50.000 de mostre de sol, variind de la 30 de centimetri până la un metru adâncime, din aceste regiuni. Ei și-au construit algoritmi folosind aceste eșantioane de date pentru carbonul organic din sol, potrivite cu locații precise ale sistemului de informații geografice.

De asemenea, au extras din date suplimentare open-source pentru a-și alimenta modelele cu 36 de variabile de mediu, inclusiv detalii despre clima, caracteristicile topografice ale terenului, proprietățile biogeochimice ale solului și cantitatea de vegetație de pe peisaj.

Rezultatele au arătat că noua metodă a furnizat estimări mai precise decât baza de date armonizată a solului mondial și SoilGrids pentru primii 30 de centimetri de sol, unde carbonul organic din sol cel mai activ din punct de vedere biologic tinde să fie concentrat.

Noua metodă a dezvăluit, de asemenea, modul în care efectele variabilelor de mediu asupra carbonului organic din sol variază de la o regiune la alta. În timp ce clima a fost cel mai comun predictor al carbonului organic din sol în majoritatea regiunilor, indicele de vegetație tinde să fie mai important în zonele aride din sud-vest. Altitudinea a fost o variabilă cheie în regiunile muntoase sau care includeau o deltă majoră a râului.

Cercetătorii speră că alții își vor aplica abordarea în alte țări și continente unde sunt disponibile suficiente date la sol.

„Frumusețea abordării noastre este că ne oferă puterea de a identifica regiunile cu incertitudine mare în estimările noastre și asta ne ajută să ghidăm eforturile viitoare de eșantionare”, spune Sihi.

Având în vedere variabilele de mediu cresc, de asemenea, flexibilitatea noului model pe măsură ce temperaturile globale cresc din cauza schimbărilor climatice, determinând încălzirea solurilor și modificarea tiparelor de precipitații. Rămâne neclar, notează Sihi, dacă solurile vor continua să servească drept un rezervor de carbon sau să se transforme într-o sursă de carbon.

„Pentru a înțelege cum se va schimba carbonul din sol în condițiile unei schimbări climatice, avem nevoie mai întâi de estimări precise ale nivelurile actuale de carbon organic din sol și factorii cheie care le influențează”, spune Sihi. „Noua noastră estimare este un pas către obținerea de date de referință mai precise pentru a îmbunătăți modelele sistemului Pământului pentru schimbările climatice.”

Co-autorii noii estimări includ Jitendra Kumar (Oak Ridge National Laboratory), Samantha Weintraub- Leff (Rețeaua Observatorului Ecologic Național), Katherine Todd-Brown (Universitatea din Florida) și Umakant Mishra (Laboratoarele Naționale Sandia).

(Fluierul)