Beaucoup de gens voient le cycle du carbone comme vertical :le CO2 se déplace de haut en bas entre le sol, les plantes et l'atmosphère.

Cependant, nouvelle recherche de la Michigan State University publiée dans le numéro actuel de Lettres de recherche géophysique , ajoute une dimension à la perspective verticale en montrant comment l'eau déplace latéralement des quantités massives de carbone à travers les écosystèmes, en particulier lors des inondations. Ces résultats, qui ont analysé plus de 1, 000 bassins versants, couvrant environ 75 pour cent des États-Unis contigus - ont des implications pour le changement climatique et la qualité de l'eau.

Carbone dans l'environnement, spécifiquement le carbone organique dissous ou COD, est une variable maîtresse qui influence de nombreux processus fondamentaux de notre planète, comme la chimie de l'eau, émissions de gaz à effet de serre et transport de polluants par voie terrestre et maritime, dit Jay Zarnetske, Scientifique de la Terre et de l'environnement de la MSU et auteur principal de l'étude.

"Lorsque l'eau traverse les écosystèmes, il capte le carbone organique des plantes et des sols, et dans de nombreux cas, l'eau détermine si l'écosystème est une source ou un puits net de carbone, ", a-t-il déclaré. "La quantité massive de carbone qui s'échappe des écosystèmes sous forme de COD est à peu près aussi importante que la quantité nette de carbone absorbée de l'atmosphère chaque année. Une comptabilité précise est donc cruciale lors de la gestion du « compte bancaire carbone ». »

Le DOC dans les rivières, c'est comme faire du thé, a ajouté Zarnetske.

« Vous commencez avec une eau relativement claire tombant sous forme de précipitations, puis le carbone organique du paysage est lessivé dans l'eau, " a-t-il dit. " Ce thé est ensuite rejeté dans les ruisseaux lors des inondations, faisant souvent brunir l'eau."

Les nouveaux travaux de Zarnetske suggèrent une meilleure façon de comptabiliser le carbone sortant des écosystèmes sous forme de COD en incluant les données des inondations. Citant des problèmes de logistique et de sécurité, les scientifiques accordent généralement une large place aux rivières pendant les crues. Par conséquent, les chercheurs en savent moins sur le comportement du COD pendant les inondations. Lorsque l'eau coule rapidement et brune, bien que, c'est quand le plus de carbone est transporté hors de la plupart des bassins versants. En d'autres termes, c'est un moment où plus d'échantillonnage est nécessaire.

Ce qui a surpris l'équipe de scientifiques, c'est que les inondations éliminent facilement le carbone des paysages dans divers écosystèmes à travers l'Amérique du Nord, s'étendant des forêts du Michigan au désert de Sonora. Ils pensaient initialement que le DOC serait dilué par les inondations dans de nombreuses régions des États-Unis. cependant, conduire à la libération de grandes quantités de DOC ou de thé plus fort, métaphoriquement parlant, de presque tous les environnements en un temps relativement court.

« Nous savions que le COD augmentait lors des inondations dans certaines régions, mais nous avons été surpris de voir le même schéma dans la grande majorité des bassins versants à travers le pays, " a déclaré Zarnetske. " Les déserts n'ont pas autant de COD que les forêts de feuillus, mais quand vous avez un événement comme une crue éclair, le processus est le même, et les torrents d'eau sont pleins de carbone."

Une autre confirmation importante de l'ensemble de données massives de l'étude était le rôle important que jouent les zones humides dans nos bassins versants. Le comportement de rinçage du COD aux États-Unis était principalement lié à la superficie des zones humides dans un bassin versant. Les zones humides servent de tampons ou de zones de stockage pour le COD dans les bassins versants. Si les eaux de crue montent, l'eau et le COD dans les zones humides les plus proches de la rivière peuvent rapidement déborder.

Par conséquent, où se trouvent les zones humides naturelles dans le bassin hydrographique est important. Le drainage des zones humides naturelles et leur « échange » contre un autre marécage à proximité ou la construction d'une zone humide artificielle peuvent sembler bien sur le papier, mais cela va affecter la capacité d'une zone à stocker et à libérer du carbone, a ajouté Zarnetske.

"Les zones humides sont des contrôles majeurs pour le bilan carbone et la qualité de l'eau, et ils font aussi partie des paysages les plus vulnérables, " dit-il. " Si vous les déplacez, vous changez la plomberie et la chimie d'une région."

Pour cette recherche, les scientifiques ont utilisé des données provenant de tous les États-Unis, mais ils n'ont pas pataugé dans un seul ruisseau ou marécage. Leurs résultats sont venus de tas de données collectées au cours des décennies par les agences gouvernementales étatiques et fédérales, principalement le US Geological Survey. La taille de l'ensemble de données peut être intimidante, et maîtriser les compétences nécessaires pour percer ses secrets est intimidant. Cependant, c'est une véritable mine d'informations. Bien que la collecte de ces données à long terme puisse ne pas sembler aussi passionnante que la réalisation de nouvelles expériences, les données historiques sont précieuses et leur valeur ne fait qu'augmenter avec le temps, dit Zarnetske.

"Ce n'est pas tape-à-l'œil, mais ce sont des données puissantes, ", a-t-il déclaré. "Ces données étaient collectées bien avant que nous ne connaissions des ordinateurs et des méthodes suffisamment puissants pour tout analyser. C'est un autre exemple de la façon dont les collectes de données à long terme sont essentielles aux découvertes et méritent un financement continu. »

Et ces ensembles de données massifs contribuent aux points forts de MSU, il ajouta.

"Parmi les points forts de MSU, il y a la recherche gourmande en données, écologie des macrosystèmes et recherche interdisciplinaire, " a déclaré Zarnetske. " Notre équipe a tiré parti de cet ensemble de données accessibles au public d'une manière nouvelle pour affiner de nombreuses théories de longue date permettant une meilleure gestion des bilans de carbone, les zones humides et d'autres problèmes de qualité de l'eau.