In un nuovo studio pubblicato su Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , i ricercatori rivelano tecniche, ispirate allo studio della teoria dell'informazione, per tenere traccia di come i cambiamenti nelle precipitazioni alterano le interazioni tra l'atmosfera, vegetazione e suolo in due siti dell'Osservatorio della zona critica della National Science Foundation negli Stati Uniti occidentali.

"Le informazioni derivanti dalle fluttuazioni delle precipitazioni si muovono attraverso gli ecosistemi, simile al modo in cui le informazioni fluiscono attraverso le reti di comunicazione, " disse Praveen Kumar, professore di ingegneria civile e ambientale presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e coautore dello studio. "Questo tipo di analisi, che è nuovo per gli studi ecologici e idrologici, ci consente di determinare in che modo i diversi aspetti di un ecosistema sono collegati e se le risposte ai cambiamenti climatici sono specifiche del sito o comuni tra diversi ecosistemi".

I ricercatori hanno esaminato i cambiamenti di calore, umidità del suolo e flusso di carbonio, noti come flussi, prima, durante e dopo eventi di pioggia e siccità in due località. Il primo sito, nell'Idaho sudoccidentale, ha subito diversi giorni di pioggia nel mese di luglio 2015. Il secondo, nella regione della Sierra meridionale della California, ha subito una siccità pluriennale a partire dal 2012.

"Nel sito dell'Idaho, abbiamo visto una maggiore connettività tra l'atmosfera e il suolo nel periodo immediatamente successivo alla pioggia, "ha detto Allison Goodwell, un professore di ingegneria civile presso l'Università del Colorado, Denver, che è un ex studente laureato dell'Illinois e autore principale del nuovo studio. "Nel sito della Sierra Meridionale, abbiamo scoperto che i flussi di calore e carbonio hanno risposto alla siccità in modi diversi, e che le fonti di connettività variavano tra siti ad alta e bassa quota".

"Un altro aspetto che ha reso unico questo studio è stata la disponibilità di dati provenienti da più stazioni a diverse altitudini in ciascun sito, " Kumar ha detto. "Questo ci ha permesso di vedere se i cambiamenti nella connettività erano dovuti alle differenze climatiche derivanti dall'elevazione. Normalmente, le stazioni di raccolta dati sono isolate, rendendo difficile eseguire questo tipo di analisi comparativa."

Sebbene i siti e i dati sul campo provengano da ecosistemi diversi, orari e perturbazioni meteorologiche, lo studio fornisce informazioni su come la connettività influenzi diversi tipi di flussi, hanno detto i ricercatori. Una connettività più forte altera il modo in cui la pioggia influisce sull'umidità, calore e flusso di carbonio nel sistema, e la progressione dalla siccità precoce a quella avanzata.

"Questi risultati mostrano i modi in cui uno spartiacque può rispondere ai disturbi delle precipitazioni, in questo caso siccità, " disse Richard Yuretich, il direttore del programma per gli osservatori delle zone critiche della NSF. "Le informazioni sono importanti per prevedere come gli ecosistemi risponderanno a futuri eventi estremi".