Μέτρηση των αντιδράσεων του οικοσυστήματος στη διαθεσιμότητα νερού:Πόσο ξηρό είναι πολύ ξηρό για να εμποδίσει την εξατμισοδιαπνοή;
Η ξηρασία είναι μια από τις πιο καταστροφικές φυσικές καταστροφές που μπορεί να προκαλέσει σοβαρές γεωργικές, οικονομικές και κοινωνικές επιπτώσεις σε όλο τον κόσμο. Αρκετές μελέτες προβλέπουν αύξηση της ξηρασίας στο έδαφος και πιο εκτεταμένες ξηρασίες που σχετίζονται με το μεταβαλλόμενο κλίμα, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν βαθιές επιπτώσεις στη γεωργία, τις υπηρεσίες οικοσυστήματος και την ανθρώπινη ευημερία. Ωστόσο, οι περισσότεροι από τους υπάρχοντες δείκτες παρακολούθησης της ξηρασίας βασίζονται στο στρες της ξηρασίας που προέρχεται από περιβαλλοντικές συνθήκες και όχι σε πραγματικές αποκρίσεις του οικοσυστήματος, παραβλέποντας πιθανές ανατροφοδοτήσεις μεταξύ βιόσφαιρας και ατμόσφαιρας. Ωστόσο, μελέτες έχουν δείξει ότι οι διαφορές στην ανθεκτικότητα του οικοσυστήματος θα συνέβαλαν σε διάφορους μηχανισμούς προσαρμογής και εγκλιματισμού όσον αφορά την περιορισμένη διαθεσιμότητα νερού.
Οι Chang et al. (2018) παρουσίασε έναν δείκτη ξηρασίας οικοσυστήματος που ονομάζεται Normalized Ecosystem Dought Index (NEDI) που μπορεί να μετρήσει τη σοβαρότητα της ξηρασίας για να συσχετίσει τις επιπτώσεις των αποκρίσεων του οικοσυστήματος με την περιορισμένη διαθεσιμότητα νερού. Η κύρια διαφορά που διακρίνει το NEDI από τους υπάρχοντες δείκτες ξηρασίας είναι η χρήση κανονικοποιημένου ισοζυγίου επιφανειακών υδάτων για τον ποσοτικό προσδιορισμό των συνθηκών ξηρασίας, η οποία ενσωματώνει χαρακτηριστικά οικοσυστήματος στην εκτίμηση της σοβαρότητας της ξηρασίας.
Υπέθεσαν ότι η ποσότητα νερού που είναι προσβάσιμη σε ένα οικοσύστημα (W) είναι η διαφορά μεταξύ της βροχόπτωσης και της πιθανής εξατμισοδιαπνοής (θετική με πλεόνασμα νερού), παραβλέποντας τις επιπτώσεις της αποθήκευσης και της απορροής των υπόγειων υδάτων. Στη συνέχεια, το NEDI ορίστηκε κανονικοποιώντας τη σειρά διαθεσιμότητας νερού με τη μέγιστη απόλυτη τιμή της, η οποία θα κυμαινόταν από -1,0 (πιο ξηρή κατάσταση, μέγιστη έλλειψη νερού) έως 1,0 (πιο υγρή κατάσταση, μέγιστο πλεόνασμα νερού). Με βάση αυτήν την προσέγγιση, η κατάσταση υγρού/ξηρού ενός δεδομένου οικοσυστήματος μπορεί να εξαχθεί με τις μετρήσεις της θερμοκρασίας του αέρα και της βροχόπτωσης που είναι ευρέως προσβάσιμες σε τυπικούς μετεωρολογικούς σταθμούς.
Στη μελέτη τους, οι αποκρίσεις του οικοσυστήματος στην ξηρασία απεικονίστηκαν από τις μετρούμενες αλλαγές στην κανονικοποιημένη δύναμη εξατμισοδιαπνοής (εφεξής K), που ορίζεται ως η αναλογία μεταξύ της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής και της πιθανής εξατμισοδιαπνοής, για να διευκολυνθεί η σύγκριση της σοβαρότητας της ξηρασίας σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές μεταξύ των διαφόρων τύπων οικοσυστημάτων. Όταν αναπαρίσταται σε μεταβλητό χώρο (Εικόνα 1), υπάρχει ένα σήμα ταχείας μετάβασης στην τοπική διακύμανση του K όταν το NEDI αλλάζει πρόσημο, υποδηλώνοντας ότι το οικοσύστημα ανταποκρίνεται διαφορετικά στη διαθεσιμότητα νερού μεταξύ υγρών και ξηρών καθεστώτων NEDI. Όταν το NEDI είναι θετικό, οι τοπικοί μέσοι όροι του Κ είναι σχετικά υψηλοί με ισχυρές εντοπισμένες διακυμάνσεις του Κ που κυμαίνονται στο υγρό καθεστώς. Όταν το NEDI είναι αρνητικό, οι εντοπισμένοι μέσοι όροι του K είναι σχετικά χαμηλοί με ασθενείς και σταθερές εντοπισμένες διακυμάνσεις του K και οι τοπικοί μέσοι όροι του K γενικά μειώνονται με τη μείωση του NEDI υπό το καθεστώς ξηρού. Τέτοια χαρακτηριστικά δεν μπορούν να βρεθούν με τη χρήση κοινών μετρήσεων ξηρασίας όπως sc-PDSI, SPI1 και SPI12 , και δεν υπάρχει σαφές μεταβατικό μοτίβο που να διαχωρίζει τα υγρά και ξηρά καθεστώτα που προσδιορίζονται από αυτούς τους δείκτες ξηρασίας (Εικόνα 1).
Ως εκ τούτου, οι συνθήκες ξηρασίας που προτείνονται από το NEDI μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτιστοποίηση των σχεδίων άρδευσης και τη διευκόλυνση μελετών που ενδιαφέρονται για οικοφυσιολογικές αποκρίσεις στη διαθεσιμότητα νερού, καθώς αντικατοπτρίζουν τις αντιδράσεις του οικοσυστήματος στην ξηρασία. Το πλαίσιο που αναπτύχθηκε στους Chang et al. (2018) θα πρέπει να μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε χωρική κλίμακα, καθώς ο υπολογισμός του NEDI δεν περιλαμβάνει παραμέτρους συγκεκριμένης τοποθεσίας ή ιδιότητες που εξαρτώνται από το οικοσύστημα. Η σοβαρότητα της ξηρασίας του οικοσυστήματος μπορεί επομένως να εκτιμηθεί με τα κατάλληλα σύνολα δεδομένων θερμοκρασίας αέρα και βροχόπτωσης σε περιοχές μελέτης που καθορίζονται από τον χρήστη, καθώς είναι οι μόνες εγγενείς μεταβλητές που απαιτούνται για τον υπολογισμό του NEDI. Η χαμηλή απαίτηση δεδομένων και η απλή φύση του NEDI το καθιστούν απλό για εφαρμογή σε διαφορετικούς επιστημονικούς κλάδους ή ανίχνευση και ανάλυση ξηρασίας σε διάφορες χωρικές και χρονικές κλίμακες. Η σκοπιμότητα εφαρμογής του NEDI θα προσφέρει ένα πολύτιμο εργαλείο για τους χρήστες και τους υπεύθυνους λήψης αποφάσεων για να τροποποιήσουν ανάλογα τις πρακτικές διαχείρισης του νερού.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Ένας δείκτης ξηρασίας που αντικατοπτρίζει τις αντιδράσεις του οικοσυστήματος στη διαθεσιμότητα του νερού:Ο δείκτης ξηρασίας του κανονικού οικοσυστήματος, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Agricultural and Forest Meteorology . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Kuang-Yu Chang και Kyaw Tha Paw U στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Davis, τον Liyi Xu στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης και τον Gregory Starr στο Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα.
