Arroyo alpino en el cantón de Valais, en Suiza Crédito:© SBER / EPFL
Un estudio de EPFL ha llevado a los científicos a repensar un enfoque estándar utilizado para calcular la velocidad del intercambio de gases entre los arroyos de montaña y la atmósfera. Las investigaciones realizadas en arroyos en Vaud y Valais indican que las ecuaciones utilizadas para predecir el intercambio de gases basadas en datos de arroyos de tierras bajas superan la velocidad real de intercambio de gas en arroyos de montaña en promedio por un factor de 100.
Este descubrimiento publicado en Naturaleza Geociencia , permitirá a los científicos desarrollar modelos más precisos del papel que juegan los arroyos de montaña en los flujos biogeoquímicos globales. Considerando que más del 30% de la superficie terrestre está cubierta por montañas, las ramificaciones de este descubrimiento son considerables.
El estudio se realizó en el Stream Biofilm and Ecosystem Research Laboratory (SBER) de EPFL, dentro de la Escuela de Arquitectura, Ingeniería Civil y Ambiental (ENAC).
Más turbulencia
En ecosistemas acuáticos, como los océanos del mundo, arroyos y lagos, numerosos organismos acuáticos, desde bacterias hasta peces, respiran oxígeno y exhalan CO 2 . Por lo tanto, estos gases deben "intercambiarse" continuamente de la atmósfera al agua y viceversa. Debido a que los arroyos de las montañas a menudo fluyen sobre pendientes pronunciadas y terrenos accidentados, esto crea mucha turbulencia y atrapa burbujas de aire en el agua, que aparecen de color blanco (también conocido como "agua blanca").
Estas burbujas aceleran el intercambio de gases. Sorprendentemente, el mismo mecanismo funciona cuando aparecen olas de capa blanca en la superficie de los mares agitados. Hasta ahora, Los científicos han ignorado la contribución de las burbujas de aire y han utilizado el mismo método para calcular las velocidades de intercambio de gases en los arroyos de montaña que en los tranquilos arroyos de las tierras bajas.
Cálculos más precisos
Es intuitivo que el terreno accidentado influiría en el intercambio de gases en los arroyos de montaña, pero no se había recopilado evidencia para probar esta hipótesis hasta 2016. Fue entonces cuando los investigadores de EPFL instalaron más de 130 sensores ambientales en arroyos de montaña en Vaud y Valais para estudiar este fenómeno físico y los flujos biogeoquímicos relacionados. Para medir la velocidad de intercambio de gases con la mayor precisión posible, uno de los científicos de SBER y primer autor del estudio, Ámbar ulset añadió pequeñas cantidades de argón como gas trazador a las corrientes. El argón es un gas natural que es inofensivo para los ecosistemas acuáticos.
Utilizando métodos analíticos de vanguardia en el laboratorio, Amber Ulseth y sus colegas pudieron cuantificar la pérdida de argón del agua corriente. Próximo, modelaron la velocidad de intercambio de gas a partir de la pérdida corriente abajo del gas trazador en el agua corriente. Sus resultados revelan que la velocidad de intercambio de gases en los arroyos de montaña es en promedio 100 veces mayor que la predicha a partir de ecuaciones desarrolladas a partir de experimentos similares con gas trazador en arroyos de tierras bajas.
Principales implicaciones
"Nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes. Sugieren que hemos subestimado los efectos de todos los arroyos de montaña pequeños pero abundantes en nuestros modelos biogeoquímicos. Esto abre una nueva vía de investigación, "dice Tom Battin, Director de SBER y coautor del estudio. Su laboratorio ya está buscando extensiones de esta investigación, como el desarrollo de un nuevo modelo para predecir el CO 2 emisiones de arroyos de montaña en todo el mundo.
