Onderzoek uitgevoerd door de Universiteit van Texas in Austin en de Universiteit van Californië, Berkeley heeft ontdekt dat een weinig bestudeerd, ondergrondse rotslaag kan aanzienlijke hoeveelheden water bevatten dat kan dienen als een vitaal reservoir voor bomen, vooral in tijden van droogte.

De studie, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS op 26 februari keek naar het water dat is opgeslagen in de laag verweerd gesteente dat gewoonlijk onder de grond in bergachtige omgevingen ligt.

Deze overgangszone onder de bodem en boven het grondwater wordt vaak over het hoofd gezien als het gaat om het bestuderen van hydrologische processen, maar onderzoekers ontdekten dat het water in de breuken en poriën van de rots een belangrijke rol zou kunnen spelen in de watercyclus op lokaal en mondiaal niveau.

"Er is een significante hydrologische dynamiek in verweerde gesteenteomgevingen, maar ze worden niet traditioneel onderzocht omdat ze moeilijk toegankelijk zijn, " zei hoofdauteur Daniella Rempe, een assistent-professor bij de afdeling Geologische Wetenschappen aan de UT Austin Jackson School of Geosciences. "De studie was bedoeld om deze regio rechtstreeks te onderzoeken."

Onderzoekers ontdekten dat het water in het gesteente het vermogen heeft om bomen door droogte te ondersteunen, zelfs nadat de grond is uitgedroogd. Op de veldlocatie in Mendocino County in Noord-Californië, wetenschappers ontdekten dat tot 27 procent van de jaarlijkse regenval werd opgeslagen als "gesteentevocht, " het water dat zich vastklampt aan scheuren en poriën in het gesteente De impact van gesteentevocht zal variëren afhankelijk van de regio en topografie, maar onderzoekers zeiden dat het waarschijnlijk verklaart hoe de bomen in het studiegebied weinig effect vertoonden van de ernstige droogte van 2010-2015 die meer dan 100 miljoen bomen in heel Californië doodde.

"Hoe bomen langdurige perioden van ernstige droogte kunnen overleven, is een mysterie geweest, " zei Richard Yuretich, directeur van het Critical Zone Observatories-programma van de National Science Foundation, die het onderzoek financierde. "Deze studie heeft een aanzienlijk reservoir met ingesloten water aan het licht gebracht dat in het verleden onopgemerkt is gebleven. Dit soort onderzoek kan enorm helpen bij het beheer van natuurlijke hulpbronnen in tijden van milieustress."

Om de studie uit te voeren, onderzoekers volgden het rotsvocht van 2013-2016 bij negen putten die in het verweerde gesteente waren geboord langs een steile beboste helling. Ze gebruikten een neutronensonde, een precisie-instrument dat de hoeveelheid water in een monstergebied meet door waterstof te detecteren.

Ze ontdekten dat de verweerde rotslaag een voorraad van 4 tot 21 inch rotsvocht opbouwde tijdens het natte winterseizoen, afhankelijk van de put. De maximale hoeveelheid gesteentevocht in elke put bleef gedurende de onderzoeksperiode ongeveer gelijk, waaronder een aanzienlijk droogtejaar. Het is een belangrijke bevinding die aangeeft dat het niet uitmaakt of het weinig of veel regent tijdens het droge winterseizoen - de totale hoeveelheid regen heeft geen invloed op het vochtgehalte van de rotsen.

"Het maakt niet uit hoeveel het regent in de winter, rotsvocht bouwt zich op tot dezelfde maximale waarde, "Zei Rempe. "Dat leidt elke zomer tot dezelfde hoeveelheid water die bomen kunnen gebruiken."

Onderzoekers ontdekten ook dat het gemiddelde rotsvocht bij alle putten de gemiddelde bodemvochtmetingen op alle locaties overschreed.

"De bodem is belangrijk, maar als het gaat om het bepalen of een plaats waterstress gaat ervaren, het kan de onderliggende rots zijn die er het meest toe doet, "Zei Rempe. "Dit is de eerste keer dat dit is aangetoond in een meerjarige veldstudie."

Het potentieel voor rotsvocht om terug naar de atmosfeer te reizen via verdamping van boombladeren of om naar het grondwater te druppelen, geeft aan dat het een brede impact kan hebben op het milieu en het klimaat. Zong Liang Yang, een professor in de afdeling Geologische Wetenschappen van de Jackson School die niet betrokken was bij het onderzoek, zei dat het onderzoek de noodzaak benadrukt om gegevens te verzamelen, zodat rotsvocht kan worden opgenomen in klimaatmodellen.

"Momenteel, meest, zo niet alle, van mondiale klimaat- en hydrologische modellen verwaarlozen vocht dat is opgeslagen in gesteenten, " Yang zei. "Deze studie vult een kritieke leemte in ons begrip."

De studie geeft een glimp van het gesteentevocht bij een kleine, intensieve onderzoekssite, zei co-auteur William Dietrich, een professor aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Hij zei dat de gegevens die tijdens dit onderzoek zijn verzameld, een startpunt moeten zijn voor meer onderzoek op meer plaatsen.

"De toekomstige paden zijn talrijk, " Zei Dietrich. "We hebben slechts één goed bestudeerde site... Er zal een mix van theorie- en veldstudies moeten worden ontwikkeld om regionale informatie te verstrekken aan klimaatmodelleurs."