Een EPFL-onderzoek heeft wetenschappers ertoe aangezet een standaardbenadering te heroverwegen die wordt gebruikt om de snelheid van gasuitwisseling tussen bergstromen en de atmosfeer te berekenen. Onderzoek uitgevoerd in stromen in Vaud en Wallis geeft aan dat vergelijkingen die worden gebruikt om gasuitwisseling te voorspellen op basis van gegevens van laaglandstromen, de werkelijke gasuitwisselingssnelheid in bergstromen gemiddeld een factor 100 onderschrijdt.

Deze ontdekking, gepubliceerd in Natuur Geowetenschappen , zal wetenschappers in staat stellen nauwkeurigere modellen te ontwikkelen van de rol die bergstromen spelen in wereldwijde biogeochemische fluxen. Aangezien meer dan 30% van het aardoppervlak bedekt is met bergen, de gevolgen van deze ontdekking zijn aanzienlijk.

De studie werd uitgevoerd bij EPFL's Stream Biofilm and Ecosystem Research Laboratory (SBER), binnen de School of Architecture, Civiele en milieutechniek (ENAC).

Meer turbulentie

In aquatische ecosystemen, zoals de wereldzeeën, beken en meren, talrijke waterorganismen, variërend van bacteriën tot vissen, ademen zuurstof in en ademen CO . uit ₂ . Deze gassen moeten daarom voortdurend worden "uitgewisseld" van de atmosfeer naar het water en vice versa. Omdat bergbeekjes vaak over steile hellingen en ruig terrein stromen, dit zorgt voor veel turbulentie en houdt luchtbellen in het water vast, die wit lijken (ook bekend als "wit water").

Deze bellen versnellen de gasuitwisseling. Opvallend, hetzelfde mechanisme is aan het werk wanneer golven met witte kappen op het oppervlak van ruwe zeeën verschijnen. Tot nu, wetenschappers hebben de bijdrage van luchtbellen genegeerd en hebben dezelfde benadering gebruikt om de gasuitwisselingssnelheden in bergstromen te berekenen dan in rustige laaglandstromen.

Nauwkeurigere berekeningen

Het is intuïtief dat het ruige terrein de gasuitwisseling in bergstromen zou beïnvloeden, maar er was tot 2016 geen bewijs verzameld om deze hypothese te testen. Toen installeerden EPFL-onderzoekers meer dan 130 omgevingssensoren in bergstromen in Vaud en Wallis om dit fysische fenomeen en gerelateerde biogeochemische fluxen te bestuderen. Om de gasuitwisselingssnelheid zo nauwkeurig mogelijk te meten, een van de SBER-wetenschappers en eerste auteur van de studie, Amber Ulset, kleine hoeveelheden argon als tracergas aan de stromen toegevoegd. Argon is een natuurlijk voorkomend gas dat onschadelijk is voor aquatische ecosystemen.

Met behulp van geavanceerde analytische methoden in het laboratorium, Amber Ulseth en collega's waren in staat om het verlies van argon uit het stroomwater te kwantificeren. Volgende, ze modelleerden de gasuitwisselingssnelheid van het stroomafwaartse verlies van het tracergas in het stroomwater. Hun resultaten laten zien dat de gasuitwisselingssnelheid in bergstromen gemiddeld 100 keer hoger is dan voorspeld op basis van vergelijkingen die zijn ontwikkeld op basis van vergelijkbare tracergas-experimenten in laaglandstromen.

belangrijke implicaties

"Onze bevindingen hebben grote implicaties. Ze suggereren dat we de effecten van alle kleine maar overvloedige bergstromen in onze biogeochemische modellen hebben onderschat. Dit opent een nieuwe onderzoeksweg, " zegt Tom Battin, Directeur van SBER en co-auteur van de studie. Zijn lab onderzoekt al uitbreidingen van dit onderzoek, zoals het ontwikkelen van een nieuw model om CO . te voorspellen ₂ emissies van bergstromen wereldwijd.