La ricerca condotta dall'Università del Texas ad Austin ha scoperto che il substrato roccioso esposto alle intemperie può immagazzinare una quantità significativa di umidità della roccia all'interno delle sue fratture e dei suoi pori. Questa umidità nello strato di roccia alterata che si trova comunemente sotto il suolo è una parte importante del ciclo dell'acqua a livello locale e globale. Le radici degli alberi attingono all'umidità della roccia e la rilasciano nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo, e l'acqua scorre attraverso le fratture e diventa parte dello stoccaggio stagionale delle acque sotterranee (frecce blu). Credito:Università del Texas presso la Austin Jackson School of Geosciences.
Ricerca condotta dall'Università del Texas ad Austin e dall'Università della California, Berkeley ha scoperto che poco studiato, lo strato sotterraneo di roccia può contenere quantità significative di acqua che può fungere da serbatoio vitale per gli alberi, soprattutto in periodi di siccità.
Lo studio, pubblicato sulla rivista PNAS il 26 febbraio ha esaminato l'acqua immagazzinata all'interno dello strato di substrato roccioso alterato che comunemente si trova sotto i suoli in ambienti montuosi.
Questa zona di transizione sotto il suolo e sopra le acque sotterranee è spesso trascurata quando si tratta di studiare i processi idrologici, ma i ricercatori hanno scoperto che l'acqua contenuta nelle fratture e nei pori della roccia potrebbe svolgere un ruolo importante nel ciclo dell'acqua a livello locale e globale.
"Ci sono dinamiche idrologiche significative in ambienti rocciosi alterati, ma non sono tradizionalmente indagati perché sono di difficile accesso, " ha detto l'autrice principale Daniella Rempe, un assistente professore presso il Dipartimento di Scienze Geologiche presso la UT Austin Jackson School of Geosciences. "Lo studio è stato progettato per indagare direttamente su questa regione".
I ricercatori hanno scoperto che l'acqua all'interno del substrato roccioso ha la capacità di sostenere gli alberi durante la siccità anche dopo che il terreno si è inaridito. Nel campo nella contea di Mendocino, nel nord della California, gli scienziati hanno scoperto che fino al 27 percento delle precipitazioni annuali è stato immagazzinato come "umidità delle rocce, " l'acqua che aderisce alle fessure e ai pori all'interno del substrato roccioso L'impatto dell'umidità della roccia varia a seconda della regione e della topografia, ma i ricercatori hanno detto che probabilmente spiega come gli alberi nell'area di studio abbiano mostrato poco effetto dalla grave siccità del 2010-2015 che ha ucciso più di 100 milioni di alberi in tutta la California.
"Come gli alberi possono sopravvivere a lunghi periodi di grave siccità è stato un mistero, " disse Richard Yuretich, direttore del programma degli osservatori della zona critica della National Science Foundation, che ha finanziato la ricerca. "Questo studio ha rivelato un significativo serbatoio di acqua intrappolata che è passato inosservato in passato. Ricerche di questo tipo possono aiutare notevolmente nella gestione delle risorse naturali durante i periodi di stress ambientale".
Per condurre lo studio, i ricercatori hanno monitorato l'umidità della roccia dal 2013 al 2016 in nove pozzi perforati nel substrato roccioso esposto alle intemperie lungo un ripido pendio boscoso. Hanno usato una sonda a neutroni, uno strumento di precisione che misura la quantità di acqua in un'area campione rilevando l'idrogeno.
I ricercatori sul campo utilizzano una sonda di neutroni per misurare l'umidità della roccia all'interno di un pozzo trivellato. Credito:Università del Texas presso la Austin Jackson School of Geosciences.
Hanno scoperto che lo strato di roccia alterata ha accumulato una fornitura di 4 a 21 pollici di umidità della roccia durante la stagione delle piogge invernali, a seconda del pozzo. La quantità massima di umidità della roccia in ciascun pozzo è rimasta pressoché invariata per tutto il periodo di studio, che includeva un anno di siccità significativa. È una scoperta importante che indica che non importa se piove poco o molto durante la stagione secca invernale:la quantità totale di pioggia non influenza i livelli di umidità della roccia.
"Non importa quanto piove in inverno, l'umidità della roccia si accumula allo stesso valore massimo, "Rempe ha detto. "Ciò porta alla stessa quantità di acqua ogni estate che è disponibile per l'uso da parte degli alberi."
I ricercatori hanno anche scoperto che l'umidità media della roccia in tutti i pozzi superava le misurazioni dell'umidità media del suolo in tutte le località.
"I suoli sono importanti, ma quando si tratta di determinare se un luogo subirà uno stress idrico, potrebbe essere la roccia sottostante che conta di più, " Ha detto Rempe. "Questa è la prima volta che questo è stato dimostrato in uno studio sul campo pluriennale".
La possibilità che l'umidità delle rocce ritorni nell'atmosfera attraverso l'evaporazione dalle foglie degli alberi o che goccioli nelle acque sotterranee indica che potrebbe avere un ampio impatto sull'ambiente e sul clima. Zong Liang Yang, un professore del Dipartimento di Scienze Geologiche della Jackson School che non era coinvolto nello studio, ha affermato che la ricerca evidenzia la necessità di raccogliere dati in modo che l'umidità delle rocce possa essere incorporata nei modelli climatici.
"Attualmente, maggior parte, se non tutto, dei modelli climatici e idrologici globali trascurano l'umidità immagazzinata nelle rocce, " Yang ha detto. "Questo studio colma una lacuna critica nella nostra comprensione".
Lo studio fornisce uno sguardo sull'umidità della roccia in un piccolo, sito di ricerca intensiva, ha detto il co-autore William Dietrich, professore all'Università della California, Berkeley. Ha detto che i dati raccolti durante questo studio dovrebbero essere un punto di partenza per ulteriori ricerche in più luoghi.
"Le strade future sono tante, " Ha detto Dietrich. "Abbiamo solo un sito ben studiato... Sarà necessario sviluppare una combinazione di teoria e studi sul campo per fornire informazioni regionali ai modelli climatici".
