Gli scienziati dell'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia hanno dimostrato una relazione diretta tra il riscaldamento climatico e la perdita di carbonio in un ecosistema di torbiere. Il loro studio pubblicato su I progressi dell'AGU fornisce uno sguardo su potenziali futuri in cui riserve significative di carbonio nelle torbiere potrebbero essere rilasciate nell'atmosfera sotto forma di gas serra.

Le torbiere coprono attualmente circa il 3% della massa terrestre della Terra e contengono almeno un terzo del carbonio globale del suolo, più carbonio di quello immagazzinato nelle foreste del mondo.

Le torbiere sono particolarmente adatte a trattenere il carbonio a causa del freddo, bagnato, condizioni acide che preservano strati profondi metri di materia vegetale antica. Gli scienziati hanno mostrato un vivo interesse per queste enormi riserve di carbonio, chiedendosi quanto e quanto velocemente il più caldo, condizioni più secche in una torbiera possono innescare processi microbici che rilasciano carbonio sotto forma di anidride carbonica e metano nell'aria, favorire il ciclo di riscaldamento poiché i gas intrappolano il calore nell'atmosfera.

Inserisci le risposte dell'abete rosso e della torbiera del DOE in ambienti mutevoli, o progetto SPRUCE, un esperimento unico di manipolazione dell'intero ecosistema nelle foreste del Minnesota settentrionale. SPRUCE utilizza una serie di recinti per esporre grandi appezzamenti di torbiere a cinque diverse temperature, con la più calda delle camere che ha registrato un aumento di circa 16 gradi Fahrenheit sopra e in profondità nel sottosuolo. La metà dei recinti ha anche ricevuto livelli elevati di anidride carbonica.

Questo esperimento futuristico consente agli scienziati di misurare gli effetti di condizioni che questo ecosistema non ha mai sperimentato prima, fornendo uno sguardo sui potenziali climi futuri.

"A causa dell'investimento del DOE in un esperimento su larga scala, siamo stati in grado di studiare il riscaldamento dell'intero ecosistema attraverso una gamma di temperature che non possono essere estrapolate dai dati storici, " ha detto Paul Hanson, Scienziato dell'ecosistema ORNL e coordinatore del progetto SPRUCE. "Così facendo, abbiamo prove che in futuro saranno previste perdite di carbonio per i sistemi di torbiere in rapida evoluzione".

Hanson e i suoi colleghi hanno esaminato tre anni di dati SPRUCE, monitoraggio dei cambiamenti nella crescita delle piante, livelli di acqua e torba, attività microbica, crescita delle radici fini e altri fattori che controllano il movimento del carbonio dentro e fuori l'ecosistema. Insieme, queste entrate e uscite costituiscono il cosiddetto bilancio del carbonio.

Lo studio ha rilevato che in soli tre anni, tutti i grafici delle paludi riscaldate si sono trasformati da accumulatori di carbonio in emettitori di carbonio, segnando la prima volta che i grafici dell'intero ecosistema sono stati utilizzati per documentare tali cambiamenti. Questo cambiamento fondamentale nella natura della palude si è verificato anche al livello più modesto di riscaldamento (circa 4 gradi F sopra la temperatura ambiente), e ha mostrato tassi di perdita di carbonio da cinque a quasi 20 volte più veloci dei tassi storici di accumulo.

Temperature più calde si traducono direttamente in maggiori emissioni di carbonio, con il più caldo dei terreni riscaldati sperimentalmente che emettono più anidride carbonica e metano. Gli scienziati sono rimasti sorpresi di trovare una relazione così lineare tra il calore e la perdita di carbonio.

"Questa è una relazione molto stretta per i dati biologici, "Ha detto Hanson. "Questi risultati rientravano nella gamma di ipotesi su cui ci siamo permessi di pensare, ma la sensibilità della perdita di carbonio alla temperatura è stata un po' una sorpresa".

Il declino del muschio di sfagno, una specie chiave in questo ecosistema, contribuito notevolmente alla perdita netta di carbonio. Uno studio precedente del collega dell'ORNL Richard Norby ha dettagliato il ruolo dello sfagno nell'accumulo di carbonio nella torba e il suo decadimento potenzialmente irreversibile mentre il riscaldamento asciuga le paludi.

I dati SPRUCE informeranno un nuovo modello di zona umida per un potenziale utilizzo nel progetto Energy Exascale Earth System Model del DOE, che utilizza il calcolo ad alte prestazioni per simulare e prevedere i cambiamenti ambientali importanti per il settore energetico. Il modello delle zone umide ha previsto con precisione gli effetti della temperatura ma ha sovrastimato l'impatto dell'elevata anidride carbonica rispetto ai dati di SPRUCE, che non ha mostrato effetti significativi a livello di ecosistema dopo tre anni di trattamento.