Μέτρηση του νερού και της ενέργειας σε μια αλπική τύρφη
Οι τυρφώνες είναι υγρότοποι με στρώμα τύρφης πάχους τουλάχιστον 30-40 cm και εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από το νερό. Σε αυτά τα υγρά, αναερόβια εδάφη, το νεκρό φυτικό υλικό δεν αποσυντίθεται και συσσωρεύεται.
Κατά τη διάρκεια πολλών χιλιάδων ετών, οι τυρφώνες έχουν συσσωρεύσει άνθρακα με τη μορφή τύρφης. Επί του παρόντος, αντιπροσωπεύει περίπου το 30% του οργανικού άνθρακα που αποθηκεύεται παγκοσμίως σε όλο το έδαφος. Αυτή η ποσότητα είναι περίπου η μισή ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα αερίου θερμοκηπίου (CO2 ) στην ατμόσφαιρα. Η ιδιαίτερα στενή αλληλεξάρτηση των κύκλων άνθρακα και νερού στα οικοσυστήματα τυρφώνων σηματοδοτεί ότι η κατανόηση του κύκλου του νερού είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία των τυρφώνων.
Στις Άλπεις, μικρές τυρφώνες σχηματίστηκαν σε λίμνες σε ορεινές σέλες όταν οι παγετώνες υποχώρησαν. Το γεγονός ότι οι τυρφώνες είναι μικρές σε έκταση δεν καθιστά αυτές τις τυρφώνες λιγότερο σημαντικές. Είναι, επομένως, σημαντικό να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν αυτοί οι τυρφώνες μικρής κλίμακας για να δούμε ποια είναι η τρέχουσα κατάστασή τους και να εντοπίσουμε τις απειλές τους. Μόνο, σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατό να κατανοήσουμε πώς θα ανταποκριθούν αυτές οι αλπικές τυρφώνες στην τρέχουσα κλιματική αλλαγή.
Στο «Αξιολόγηση του προϋπολογισμού για το νερό και την ενέργεια σε μια λεκάνη απορροής τυρφώνων των Άλπεων χρησιμοποιώντας το υδρολογικό μοντέλο GEOtop που βασίζεται στη διεργασία» μια εργασία που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Hydrology, J.W.M. Οι Pullens, M. Sottocornola, G. Kiely, D. Gianelle και R. Rigon εφάρμοσαν το υδρολογικό μοντέλο GEOtop με βάση τη διαδικασία για να αξιολογήσουν το ισοζύγιο νερού και ενέργειας μιας τυρφώνας στις ιταλικές Άλπεις.
Για να αξιολογήσουν την υγεία της ιταλικής τυρφώνας, οι ερευνητές εξέτασαν το πλήρες ισοζύγιο άνθρακα. Με βάση το ισοζύγιο άνθρακα, οι ερευνητές μπορούν να δουν εάν η τυρφώνα απορροφά άνθρακα και, επομένως, είναι υγιής ή τον χάνει. Ένα πλήρες ισοζύγιο άνθρακα συνεπάγεται και την ποσότητα άνθρακα που φεύγει από την τυρφώνα μέσω αερίου (CO2 και CH4 ) και μέσω διαλυμένου οργανικού άνθρακα (DOC) στο νερό απορροής και αποστράγγισης. Το ισοζύγιο αερίων θερμοκηπίου της τυρφώνας έχει μελετηθεί σε διάστημα 3 ετών (2012-2016) και έδειξε ότι παρόλο που ο καιρός τα τρία χρόνια ήταν πολύ μεταβλητός, η τυρφώνα ήταν πηγή άνθρακα, οπότε χάνονταν άνθρακα με τη μορφή CO 2 και CH4 (Προηγουμένως δημοσιευμένο ερευνητικό άρθρο:Ροές άνθρακα μιας αλπικής τύρφης στη Βόρεια Ιταλία).
Χρησιμοποιήθηκε ένα μοντέλο για τη μελέτη του πλήρους κύκλου νερού και ενέργειας της αλπικής λεκάνης απορροής. Η λεκάνη απορροής μελετήθηκε χρησιμοποιώντας το υδρολογικό μοντέλο που βασίζεται στη διεργασία GEOtop για 4 χρόνια (2012-2015). Το μοντέλο δεν έχει χρησιμοποιηθεί ποτέ για μια τόσο σύνθετη λεκάνη απορροής. Η λεκάνη απορροής δεν περιλαμβάνει μόνο τους τυρφώνες αλλά και περιοχές με βοσκοτόπια, λιβάδια και γυμνούς βράχους σε μια ορεινή περιοχή. Οι ροές ενέργειας και νερού που μετρήθηκαν στην τυρφώνα αντιγράφηκαν με ακρίβεια από το μοντέλο. Αυτό ίσχυε επίσης για την ογκομετρική περιεκτικότητα σε νερό και τη θερμοκρασία του εδάφους για τα τέσσερα χρόνια για τα οποία εφαρμόστηκε το μοντέλο. Εξαιτίας αυτών των αποτελεσμάτων, οι ερευνητές μπορούν να συμπεράνουν ότι ένα υδρολογικό μοντέλο που βασίζεται σε διεργασίες είναι ικανό να προσομοιώνει τη δυναμική του νερού και της ενέργειας μιας τυρφώνας σε μια σύνθετη λεκάνη απορροής.
Με βάση τη μοντελοποιημένη απόρριψη και τις τιμές DOC που μετρήθηκαν στο πεδίο, έγινε μια αρχική εκτίμηση της εξαγωγής DOC της τυρφώνας μέσω παρέκτασης. Η συγκέντρωση DOC στο νερό του ρέματος ήταν χαμηλή, αλλά οι υψηλές ροές ροών οδηγούν σε παρόμοιες τιμές DOC σε σύγκριση με άλλες τυρφώνες. Για την τυρφώνα στο Monte Bondone, από την οποία το 1914 το ανώτερο στρώμα τύρφης των 0,35 εκταρίων συγκομίστηκε για καύσιμο, αυτό είχε ως αποτέλεσμα την εκτίμηση τεσσάρων ετών ισοζυγίου άνθρακα (CO2 , CH4 ροές και απώλειες DOC μαζί), γεγονός που έδειξε ότι η τυρφώνα ήταν πηγή άνθρακα και για τα τέσσερα επόμενα χρόνια. Εξ όσων γνωρίζουν οι συγγραφείς, η δυναμική του άνθρακα έχει μελετηθεί συνεχώς για πολλά χρόνια μόνο σε αυτόν τον συγκεκριμένο ιταλικό τυρφώνα των Άλπεων, γεγονός που υποδεικνύει ότι αν και οι αλπικοί τυρφώνες είναι μικρές, δεν πρέπει να παραβλεφθούν, καθώς αποθηκεύεται πολύς άνθρακας σε αυτές που μπορεί ενδεχομένως να απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα όταν οι τυρφώνες είναι μόνιμα κατεστραμμένες.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Αξιολόγηση του προϋπολογισμού για το νερό και την ενέργεια σε μια λεκάνη απορροής τυρφώνων των Άλπεων χρησιμοποιώντας το υδρολογικό μοντέλο GEOtop που βασίζεται σε διεργασίες, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο Journal of Hydrology .
Αυτή η εργασία διεξήχθη από τον Johannes Pullens, ο οποίος επί του παρόντος εργάζεται στο Τμήμα Αγροοικολογίας του Πανεπιστημίου του Aarhus, και προηγουμένως ήταν συνδεδεμένος με το Τμήμα Βιώσιμων Αγροοικοσυστημάτων και Βιοπόρων του Fondazione Edmund Mach στο San Michele Ιταλίας και το Τμήμα Πολιτικών και Περιβαλλοντικών Μηχανικών και Περιβάλλοντος Ερευνητικό Ινστιτούτο του University College Cork, Ιρλανδία, Matteo Sottocornola από το Τμήμα Επιστήμης του Ινστιτούτου Τεχνολογίας Waterford, Ιρλανδία, Gerard Kiely από το Τμήμα Πολιτικής και Περιβαλλοντικής Μηχανικής και Ινστιτούτου Περιβαλλοντικής Έρευνας του University College Cork, Ιρλανδία, Damiano Gianelle από το Τμήμα των Βιώσιμων Αγροοικοσυστημάτων και Βιοπόρου του Fondazione Edmund Mach στο San Michele Ιταλίας και της Foxlab Joint CNR-FEM Initiative, Ιταλία και Riccardo Rigon από το Τμήμα Πολιτικών, Περιβαλλοντικών και Μηχανολόγων Μηχανικών του Πανεπιστημίου του Trento, Ιταλία.
