Bergbossen zijn beter in het opslaan van koolstof – nou ja, eigenlijk, ze zijn overal beter in - volgens een nieuwe studie van onderzoekers van door NSF gefinancierde projecten CyVerse, jetstream, en het Boulder Creek Critical Zone Observatory.

Tyson Swetnam, een ecoloog en wetenschappelijk informaticus op het hoofdkantoor van CyVerse aan de Universiteit van Arizona, gebruikte CyVerse-bronnen om het GIS (geografisch informatiesysteem) en statistische analyses uit te voeren, en om de gegevens te delen met zijn medewerkers. Het team gebruikte een open science-strategie ondersteund door CyVerse om hun gegevens, analyses, en code voor hun berekeningen, allemaal vrij beschikbaar voor onderzoekers om opnieuw te gebruiken.

De studie, die gedeeltelijk werd ondersteund door meerdere subsidies van de National Science Foundation (NSF), waaronder aan Boulder Creek Critical Zone Observatory (CZO) en het National Center for Airborne Laser Mapping (NCALM) aan de Universiteit van Houston, en door het Terrestrial Ecosystem Science Program van het Department of Energy, is gepubliceerd in het open access wetenschappelijke tijdschrift Ecosfeer .

Bomen zijn een van de belangrijkste koolstofreservoirs op aarde, koolstofdioxide – een broeikasgas – uit de atmosfeer opnemen als onderdeel van hun ademhalingsproces. Nog, in berglandschappen, bomen zijn niet de enige agenten bij het opslaan van koolstof. Er is meer aan de hand; factoren zoals de beschikbaarheid van voedingsstoffen, bodem diepte, neerslag, en waterstroom over land, onder andere, ze hebben allemaal invloed op de gezondheid van een bos en zijn vermogen om koolstof op te slaan.

Swetnam en collega's van de NSF CZO's bestuderen dit grotere geheel wanneer ze nadenken over hoe complex terrein de koolstofcyclus beïnvloedt. De kritieke zone wordt gedefinieerd als de zone van de toppen van bomen tot de bodem van grondwateropslag in kristallijn gesteente die op elkaar inwerken en worden beïnvloed door veranderingen in klimaat en landgebruik.

"Bergen vangen eerst atmosferisch vocht op als het afkoelt en condenseert op hoogte, en dat regen en sneeuw vervolgens de stroomgebieden van vocht voorzien dat uiteindelijk in de valleibodems terechtkomt, " zei Swetnam. Sneeuwsmelt uit de bergen voedt de rivieren van het Colorado-plateau, waar het onderzoek is uitgevoerd.

"Geconcentreerde gebieden met bodemvocht leiden tot verhoogde bosproductiviteit, en grotere biomassa leidt tot meer koolstofvastlegging, “Vervolgt Swetnam. Het blijkt dat bergen de speciale mix leveren voor een optimale koolstofopslag in het bos.

Variabele topografie is nog belangrijker in droge of vochtige ecosystemen, zei Swetnam. "In het zuidwesten van de woestijn, als we geen bergen hadden, zouden we geen bossen hebben. We hebben het complexe terrein nodig om neerslag te creëren."

"We zien dit elke zomer in Tucson, " hij voegde toe, "wanneer zich tijdens het moessonseizoen regenwolken vormen boven de bergen van Santa Catalina."

Het team analyseerde neerslagrecords voor drie onderzoekslocaties in de Boulder Creek CZO in de Rocky Mountains bij Boulder, Colorado, evenals LIDAR-gegevens (lichtdetectie en -bereik) over boomdichtheid en hoogte die zijn verzameld door een vliegtuig dat over de onderzoekslocaties is gevlogen als onderdeel van een NCALM-initiatief.

"Onze studie is de eerste die rekening houdt met de variabiliteit van koolstof in vergelijking met de vochtverdeling over de hoogtegradiënt, ' zei Swetnam.

Conventioneel denken zou erop wijzen dat bomen die op grotere hoogte groeien, het beter zouden moeten doen, omdat er op hoogte meer neerslag valt, maar "als je over een hele waterscheiding kijkt, bosproductiviteit in valleibodems is veel groter dan die van bergkammen, " merkte Swetnam op. Bomen in valleien, waar de bodem diep is en vocht wordt opgevangen uit de neerslag die van de omliggende toppen naar beneden stroomt, zijn productiever en beter in het opslaan van koolstof.

Het is niet bekend hoe klimaatverandering bergbossen zal beïnvloeden, zei Swetnam. "We verwachten dat het heter en droger wordt, en bossen zullen met elkaar concurreren om water. Als bomen op hogere hellingen afsterven, is er misschien meer water beschikbaar voor bomen eronder, maar omgekeerd, misschien zullen de bomen die gewend zijn aan constant water, eerder sterven als hun watervoorraden worden verminderd."

Achteloos, hij zei, het is belangrijk dat beslissers over landgebruik die overwegen welke houtopstanden ze moeten behandelen of conserveren, bedenk dat topografie de robuustheid van bossen beïnvloedt, productiviteit, en het vermogen om koolstof op te slaan.

Swetnam en zijn medewerkers gebruikten de CyVerse Data Store en de Jetstream Cloud van de NSF, gehost door de Extreme Science and Engineering Discovery Environment, om hun gegevens en berekeningen te delen terwijl ze het onderzoek voltooiden.

"De beschikbaarheid van CyVerse- en Jetstream-computerbronnen maakt GIS-berekeningen sneller en eenvoudiger, ' merkte Swetnam op.

De gegevens kunnen worden gedownload van de gegevensopslagplaats CyVerse Data Store en Critical Zone Observatories. Code voor de berekeningen is beschikbaar in de aanvullende secties van het papier.