Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Một nghiên cứu mới đã mô hình hóa sự xâm lấn cây bụi trên một cảnh quan dốc và đạt được một kết luận đáng kinh ngạc: Sự xâm lấn cây bụi trên sườn núi có thể làm tăng lượng nước chảy vào lưu trữ nước ngầm. Hiệu ứng của cây bụi mạnh đến mức nó thậm chí còn làm mất cân bằng lượng mưa hàng năm thấp hơn dự kiến trong quá trình biến đổi khí hậu.
Đồng cỏ trên toàn cầu, nơi hỗ trợ phần lớn động vật chăn thả trên thế giới, đã chuyển sang vùng cây bụi trong một quá trình mà các nhà khoa học gọi là “xâm lấn cây gỗ”.
Quản lý chăn thả vùng đất khô là hình thức sử dụng đất rộng rãi nhất trên hành tinh, điều này đã dẫn đến những nỗ lực rộng rãi để đảo ngược xu hướng này và khôi phục lớp phủ cỏ do niềm tin rằng nó dẫn đến ít nước chảy vào suối và tầng nước ngầm.
Một nghiên cứu mới được dẫn dắt bởi Adam Schreiner-McGraw, một nhà nghiên cứu thủy văn sau tiến sĩ tại Đại học California, Riverside, đã mô hình hóa sự xâm lấn cây bụi trên một cảnh quan dốc và đạt được một kết luận đáng kinh ngạc: Cây bụi lấn chiếm vào sườn dốc có thể làm tăng lượng nước ngầm . Hiệu ứng của cây bụi mạnh đến mức nó thậm chí còn làm mất cân bằng lượng mưa hàng năm thấp hơn dự kiến trong quá trình biến đổi khí hậu.
Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã nghĩ rằng những cây gỗ như cây và cây bụi có rễ sâu hơn cỏ. Niềm tin này bắt nguồn từ các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu liên quan của họ trên mặt đất bằng phẳng.
Schreiner-McGraw chia sẻ: “Điều đáng chú ý là thành phần hệ sinh thái là điều kiểm soát những thay đổi trong tương lai đối với việc tái tạo nước ngầm. Điều này không có nghĩa là biến đổi khí hậu không quan trọng, nhưng sự thay đổi thảm thực vật có tiềm năng quan trọng hơn và là điều mà các nhà khoa học và nhà quản lý đất đai nên tập trung nhiều nỗ lực hơn để hiểu.”
Đồng tác giả Hoori Ajami, trợ lý giáo sư thủy văn nước ngầm tại UC Riverside, cho biết bài báo xem xét tác động kết hợp của biến đổi khí hậu và thảm thực vật đối với quá trình tái tạo nước ngầm trong môi trường khô cằn.
“Hầu hết các nghiên cứu cho đến nay đã xem xét những thay đổi này trong sự cô lập,” Ajami nói. “Ở đây chúng tôi minh họa rằng các tác động kết hợp của thay đổi thảm thực vật và biến đổi khí hậu có thể lớn hơn hoặc ít hơn tổng các phần của nó.”
Sự xâm nhập của cây bụi vào đồng cỏ thường được coi là một vấn đề vì nó làm giảm lượng thức ăn thô xanh cho chăn thả gia súc và có thể dẫn đến nhiều mảng đất trống hơn và gia tăng xói mòn đất sau đó. Quá trình tạo thêm đất trống này được gọi là “xerization”. Biến đổi khí hậu góp phần vào quá trình xer hóa, nhưng ngăn chặn hỏa hoạn và quá mức đóng vai trò lớn nhất.
Điều có ý nghĩa là cây bụi có hệ thống rễ sâu cùng với thân cây dày và nhiều lá, thu được nhiều nước hơn cỏ khi nó thấm qua đất, để lại ít nước hơn để bổ sung cho tầng nước ngầm. Nghiên cứu về “nạp lại khuếch tán”, quá trình nước bổ sung nguồn nước ngầm trên một khu vực rộng lớn, dường như mang lại điều này cho cảnh quan phẳng. Do đó, việc khai thác đồng cỏ đã bị coi là xấu đối với cả vật nuôi và chu trình nước.
Enrique R. Vivoni, giáo sư tại Đại học bang Arizona, cho biết: “Chúng tôi đã tiếp cận nghiên cứu này với một tiền đề đơn giản là địa hình đóng vai trò phân phối lại nguồn nước sẵn có và điều này sẽ ảnh hưởng đến kết quả của quá trình xer hóa”.
Nhóm đã xem xét việc nạp lại tập trung, xảy ra khi các sườn đồi dẫn nước vào các khu vực tập trung, chẳng hạn như lòng suối. Suối thường có đáy cát, cho phép nước nhanh chóng xâm nhập và ngăn chặn những cây bụi ăn sâu vào hút nó.
Dữ liệu từ một sườn núi sa mạc được giám sát chặt chẽ ở New Mexico đã được sử dụng để mô phỏng tác động của sự xâm lấn của cây gỗ và biến đổi khí hậu đối với tài nguyên nước. Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng cây bụi không chỉ làm tăng lượng nước ngầm tập trung mà còn làm như vậy ngay cả trong điều kiện biến đổi khí hậu làm giảm lượng mưa.
Họ cũng mô hình hóa một hình thức xâm lấn cây bụi rộng lớn hơn gọi là dày hóa, trong đó thực vật mọc ở các khu vực dày đặc không có mảng trần, và trong nghiên cứu cảnh quan bằng phẳng trước đây, cây bụi cũng làm giảm lượng nước ngầm trên các sườn dốc.
Trên các sườn đồi, đất trống ở giữa các bụi cây là cần thiết để đẩy nước vào lòng suối. Dòng chảy tăng làm tăng lượng nước ngầm tập trung.
Schreiner-McGraw nói: “Chúng tôi rất ngạc nhiên khi thấy rằng việc chuyển từ đồng cỏ sang cây bụi có thể làm tăng tính bền vững của tầng ngậm nước ngầm”. “Cách tốt nhất để tăng khả năng nạp tiền tập trung trong hệ thống này là tăng lượng dòng chảy từ các sườn đồi tập trung trong lòng suối.”
Biến đổi khí hậu rất có thể sẽ làm tăng lượng nước ngầm bằng cách làm cho mưa lớn hơn, nhưng ít thường xuyên hơn. Những cơn bão lớn hơn làm tăng lượng dòng chảy đến các kênh dưới đáy cát và tăng lượng nước ngầm. Những phát hiện từ nghiên cứu này cho thấy thảm thực vật cũng sẽ đóng một phần quan trọng trong việc tái tạo nước ngầm trong tương lai.
Mặc dù nghiên cứu diễn ra ở New Mexico, Schreiner-McGraw cho biết nó áp dụng cho các môi trường tương tự. Phần lớn của California cũng là thảo nguyên sa mạc. Nam California và Thung lũng Trung tâm có địa hình tương tự như địa điểm nghiên cứu ở New Mexico. Những khu vực này có thể trải qua các quá trình thủy văn tương tự, mặc dù các dòng sông trong khí quyển tạo ra các cơn bão rất khác với các cơn bão gió mùa, vì vậy cần nhiều nghiên cứu hơn.
Nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của giám sát dài hạn trong việc tìm hiểu động lực cân bằng nước của lưu vực sông và vai trò của mô hình hóa dựa trên quá trình trong việc hiểu động lực hệ thống.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Riverside . Bản gốc được viết bởi Holly Ober. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :