Científicos inundan bosques para simular aumento del nivel del mar

EDGEWATER, Md. — En un bosque denso de arces, hayas y álamos a solo unas pocas millas de la Bahía de Chesapeake, los investigadores están simulando futuras inundaciones.

Usando una red de tuberías de PVC y mangueras de goma, sumergieron bosques del tamaño de la mitad de un campo de fútbol para estudiar cómo los árboles responden al cambio climático y sus impactos, a saber, el aumento del nivel del mar y los aguaceros.

Este es un experimento local, pero los investigadores dicen que esperan construir un modelo global que ayude a los científicos a comprender qué eventos conducen a las primeras etapas de estrés de los árboles y cuándo los bosques cerca de la costa comienzan a transformarse en humedales.

«La gente se da cuenta de que estamos en medio de un cambio masivo y rápido. Como científicos, queremos saber con anticipación cómo se desarrollará este cambio», dijo el colaborador principal del proyecto, Patrick S. Meganigel.

A medida que aumentan las temperaturas y los océanos se calientan, el mundo se prepara para un clima más severo. El huracán Ida es solo un anticipo de cómo la costa y sus habitantes se verán amenazados por el cambio climático. Mientras tanto, los humedales que sirven como un amortiguador vital contra los daños causados ​​por las tormentas están desapareciendo o se ven obligados a retirarse tierra adentro, invadiendo bosques, campos y hogares.

El Atlántico medio es un ejemplo de estos cambios. El nivel del agua a lo largo de la costa aquí está aumentando unos 5 mm por año, muy por encima del promedio mundial.

Parte del problema es que la tierra también se está hundiendo, principalmente debido a los efectos del final de la última edad de hielo. Durante ese tiempo, el glaciar presionó contra el costado de la tierra, elevando el extremo sobre la bahía de Chesapeake. Mientras se retiraban, la tierra debajo del glaciar rebotó y el otro extremo comenzó a descender.

Al mismo tiempo, sale menos agua dulce de los ríos, bloqueando el flujo de agua salada río arriba. Y con los humedales engullidos por el mar de Aral, no tuvieron más remedio que retirarse a las tierras altas para apoderarse del bosque.

Más de 150 millas cuadradas de bosque en el área de la Bahía de Chesapeake se han convertido en pantanos desde mediados del siglo XIX, y la tasa de retroceso pantanoso casi se ha duplicado desde entonces, según muestra la investigación.

Esta transición a menudo deja atrás los llamados bosques fantasma, troncos de árboles blanqueados y ennegrecidos muertos por el agua salada.

Estos cambios son visibles en el área de Chesapeake. Pero el aumento del nivel del mar es un problema global, y también ocurre en lugares con poblaciones más densas y pocos recursos o fondos para detener los océanos.

Las regiones del delta con grandes extracciones de agua subterránea, como Nueva Orleans en Filipinas o las áreas alrededor de Manila, han visto el mayor aumento del nivel del mar. Pero motores económicos como Singapur y Nueva York, así como pequeñas naciones insulares que están a punto de perder por completo su forma de vida, también están sintiendo el impacto.

‘Las compensaciones que la gente debe considerar’

La forma en que cambia o se desarrolla la costa tendrá un gran impacto en el nivel de daño causado.

Un estudio publicado el mes pasado en la revista Revisiones de peligros naturales Se descubrió que el aumento del nivel del mar combinado con la pérdida de humedales podría costar entre $ 2.5 mil millones y $ 13 mil millones en daños a la propiedad durante tormentas severas en 2100 o más tarde.

El área inundada por tal tormenta podría ser 2,5 veces más grande que el área sin aumento del nivel del mar ni pérdida de humedales. El estudio concluyó que se espera que incluso las tormentas de baja intensidad tengan un impacto mayor en el futuro que las tormentas de alta intensidad actuales, debido en gran parte a la pérdida de humedales costeros.

El ritmo de cambio no pinta bien.

Un estudio publicado en Ciencias En junio de 2023, se descubrió que el umbral en el que los manglares y ecosistemas costeros similares podrían seguir el ritmo del aumento del nivel del mar era de alrededor de 7 mm por año.

Sin embargo, según un informe reciente del Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), ese umbral podría superarse a finales de siglo. Una de sus conclusiones es que los niveles del mar están aumentando inevitablemente y que, en todos los escenarios, excepto en los de calentamiento más bajo, están aumentando más rápido que los ecosistemas costeros. Los niveles globales del mar también están aumentando más rápido que el promedio en muchas regiones costeras, lo que aumenta el riesgo.

Al ritmo actual de aumento en el Atlántico medio, los humedales y otros ecosistemas costeros pueden seguir el ritmo, dijo Robert Cope, director del Instituto Rutgers de Ciencias de la Tierra, Oceánicas y Atmosféricas y autor del último informe del IPCC. «Pero solo pueden mantenerse al día si hay espacio».

Esto significa que necesitan espacio para moverse tierra adentro, lejos del mar. Por eso es importante utilizar los bosques como zonas de amortiguamiento. Asegurar las cosas en su lugar con infraestructura dura evita que los ecosistemas naturales se adapten, agregó Kopp. «Es una compensación que la gente debe considerar».

migración de las tierras altas

De vuelta en los humedales de investigación del cambio global del Smithsonian, donde se ejecuta el Proyecto de marejada ciclónica, los investigadores están tratando de determinar cómo los árboles que no están expuestos al agua salada responden a niveles más altos de salinidad. Buscarán umbrales donde los árboles decaen rápidamente después de ser sumergidos por el mar.

«Sabemos que los árboles maduros pueden tolerar la exposición ocasional al agua salada, especialmente si la sal se la lleva la lluvia, pero no sabemos qué hace que la frecuencia de los árboles disminuya, el momento de la temporada o la gravedad de las marejadas ciclónicas», dijo Megoni Gal. «Nuestro estudio tuvo como objetivo separar los procesos y mecanismos de la planta, el suelo y los microbios mediante los cuales comenzaron estos cambios».

El nuevo experimento se llama TEMPEST, un apodo adecuado para medir efectivamente las futuras mareas.

Se deriva de algunos de los primeros estudios climáticos aquí sobre cómo los niveles más altos de dióxido de carbono atmosférico afectan la vida vegetal.Ubicado en humedales, salpicado de cubículos que bombean dióxido de carbono₂el sitio web que ayudó a los investigadores a descubrir que ciertas plantas responden bien al dióxido de carbono elevado₂realizan la fotosíntesis y consumen como energía (Línea verde17 de julio de 2018).

Los gases de efecto invernadero también ayudan a las plantas a formar suelo más rápido para que puedan elevarse por encima del océano invasor. Cuando los humedales comenzaron aquí hace unos 4.000 años, la bahía de Chesapeake estaba unos 15 pies más baja de lo que es hoy.

Pero habrá un punto en el que el aumento del nivel del mar sea demasiado grande para que este humedal lo supere.

Para sobrevivir, está migrando a las tierras altas. Se está apoderando de todo lo que se interponga en su camino, incluidos los arces, las hayas y los álamos.

«Sabíamos que el bosque finalmente se rendiría», dijo Megonigle. «No sabemos cuánta marejada ciclónica sufrirán los árboles».

área sumergida

Para simular un futuro más húmedo marcado por precipitaciones más intensas, los investigadores utilizarán una compleja red de tanques y tuberías para inundar una franja boscosa con 80 000 galones de agua dulce. Eso es aproximadamente 40 veces más que la precipitación diaria promedio para el mes más lluvioso del año. En otro sitio, se inundarán con 80.000 galones de agua salada, que extraerán del estuario y bombearán a través de una vejiga gigante.

Inundarían los sitios una vez durante 10 horas, luego observarían y medirían cómo respondían los árboles a la falta de oxígeno en sus raíces. Esto significa probar qué tan rápido va el agua al tronco y qué tan rápido crece el árbol.Tomarán muestras de suelo para medir la humedad y los microbios para ver cuánto dióxido de carbono hay.₂ El suelo se está descargando.

A medida que el agua comience a matar árboles, probablemente dejarán de absorber y eliminar dióxido de carbono.₂ y comenzar a liberarlo, convirtiéndose en una fuente de carbono en lugar de un sumidero.

No solo medirán la saturación del agua, sino también la salinidad. Diferenciarán entre los dos factores estresantes y verán cómo dañan los árboles de diferentes maneras.

Es parte de un proyecto más grande dedicado a realizar observaciones en la bahía de Chesapeake y el lago Erie, dirigido por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y financiado por el Departamento de Energía.

La idea es ayudar a los investigadores a predecir qué regiones estarán en riesgo de un cambio rápido, dice Anya Hopper, becaria postdoctoral en el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico y directora del proyecto TEMPEST. Luego pueden usar esos datos para informar los esfuerzos y políticas de conservación. Incluso podrían ver que algunas especies tienen la capacidad de adaptarse y sobrevivir rápidamente, dijo Hopple.

un paso adelante

Los esfuerzos de los investigadores de la bahía de Chesapeake tienen implicaciones reales.

En los Estados Unidos, casi el 40 por ciento de la población vive en condados costeros, según NOAA. En los deltas de baja altitud como Bangladesh, las inundaciones causadas por las mareas provocadas por el aumento del nivel del mar se han convertido en un importante factor de desplazamiento.

Saber qué sucederá con las áreas costeras en el futuro puede ayudar a los planificadores y funcionarios locales a determinar cuánto espacio dejar para que los humedales migren hacia el interior, lo que significa limitar el desarrollo de infraestructura que interactúa con los bosques.

«La forma en que usamos la tierra y la costa, también estamos invadiendo esas áreas», dijo Hopper.

Los beneficios de salvar humedales son enormes. Protegen el hábitat de la vida silvestre y la infraestructura costera de las tormentas, eliminan los contaminantes del agua y secuestran carbono. Según un informe reciente (línea climática27 de julio).

Este llamado carbono azul, almacenado en los suelos de los hábitats costeros, tiene implicaciones para los países que buscan reducir las emisiones mediante la restauración de pantanos y manglares. Los créditos de carbono también se pueden utilizar como una forma de pagar por la conservación de los humedales costeros.

Los investigadores de Megonigal y Smithsonian están trabajando para producir boletas de calificaciones costeras para ayudar a los gobiernos y grupos conservacionistas a determinar qué ecosistemas costeros necesitan protección. Lo harán utilizando datos del Coastal Carbon Atlas, un mapa interactivo de más de 5400 perfiles de carbono.

A pesar de los cambios que ha visto en los humedales durante las últimas dos décadas, Megonigal sigue siendo positivo.

«Si puede planificar una zona de amortiguamiento para que el pantano se mueva tierra adentro, y puede planificar una transición ordenada del bosque al pantano… entonces hay mucho espacio para el optimismo», dijo. «Solo tenemos que centrarnos en el punto de la conversación, no en lo que podría pasar, sino en lo que está pasando y cómo podemos salir adelante».

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