Dans une nouvelle étude publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences , les chercheurs révèlent des techniques - inspirées de l'étude de la théorie de l'information - pour suivre comment les changements dans les précipitations modifient les interactions entre l'atmosphère, la végétation et le sol sur deux sites de l'observatoire de la zone critique de la National Science Foundation dans l'ouest des États-Unis.

« Les informations provenant des fluctuations des précipitations se déplacent à travers les écosystèmes, similaire à la façon dont l'information circule dans les réseaux de communication, " a déclaré Praveen Kumar, professeur de génie civil et environnemental à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et co-auteur de l'étude. « Ce type d'analyse, ce qui est nouveau pour les études écologiques et hydrologiques, nous permet de déterminer dans quelle mesure les différents aspects d'un écosystème sont connectés et si les réponses aux changements climatiques sont spécifiques au site ou communes à différents écosystèmes. »

Les chercheurs ont examiné les changements de chaleur, l'humidité du sol et le flux de carbone—connus sous le nom de flux—avant, pendant et après les précipitations et les sécheresses dans deux endroits. Le premier site, dans le sud-ouest de l'Idaho, connu plusieurs jours de pluie en juillet 2015. La seconde, dans la région sud de la Sierra en Californie, connu une sécheresse pluriannuelle à partir de 2012.

« Sur le site de l'Idaho, nous avons vu une connectivité accrue entre l'atmosphère et le sol dans la période juste après les précipitations, " a déclaré Allison Goodwell, professeur de génie civil à l'Université du Colorado, Denver qui est un ancien étudiant diplômé de l'Illinois et auteur principal de la nouvelle étude. "Sur le site de la Sierra Sud, nous avons constaté que les flux de chaleur et de carbone réagissaient à la sécheresse de différentes manières, et que les sources de connectivité variaient entre les sites de haute et de basse altitude. »

"Un autre aspect qui a rendu cette étude unique était la disponibilité des données de plusieurs stations à différentes altitudes sur chaque site, ", a déclaré Kumar. "Cela nous a permis de voir si les changements de connectivité étaient dus aux différences climatiques résultant de l'altitude. Normalement, les stations de collecte de données sont isolées, rendant difficile la réalisation de ce type d'analyse comparative.

Bien que les sites de terrain et les données proviennent d'écosystèmes différents, horaires et perturbations météorologiques, l'étude donne un aperçu de la façon dont la connectivité influence différents types de flux, les chercheurs ont dit. Une connectivité plus forte modifie la façon dont les précipitations affectent l'humidité, flux de chaleur et de carbone dans le système, et la progression de la sécheresse précoce à tardive.

« Ces résultats montrent comment un bassin versant peut réagir aux perturbations des précipitations, dans ce cas la sécheresse, " a déclaré Richard Yuretich, le directeur de programme des observatoires des zones critiques de la NSF. "L'information est importante pour prédire comment les écosystèmes réagiront aux futurs événements extrêmes."