Un estudio de EPFL ha llevado a los científicos a repensar un enfoque estándar utilizado para calcular la velocidad del intercambio de gases entre las corrientes de montaña y la atmósfera. La investigación realizada en las corrientes en Vaud y Valais indica que las ecuaciones utilizadas para predecir el intercambio de gases en base a los datos de las corrientes de tierras bajassubraya la velocidad de intercambio de gas real en los arroyos de montaña en promedio por un factor de 100.
Este descubrimiento - apareciendo en Geociencia de la naturaleza - permitirá a los científicos desarrollar modelos más precisos del papel que juegan las corrientes de montaña en los flujos biogeoquímicos globales. Teniendo en cuenta que más del 30% de la superficie de la Tierra está cubierta por montañas, las ramificaciones de este descubrimiento son considerables.
El estudio se realizó en el Laboratorio de Investigación de Ecosistemas y Biofilm Stream de EPFL SBER, dentro de la Escuela de Arquitectura, Ingeniería Civil y Ambiental ENAC.
Más turbulencia
En los ecosistemas acuáticos, como los océanos, arroyos y lagos del mundo, numerosos organismos acuáticos, que van 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 las corrientes de montaña a menudo fluyen sobre empinadas pendientes y terreno accidentado, esto crea muchas turbulencias y hace que las burbujas de aire queden atrapadas en elagua, que aparece blanca también conocida como 'agua blanca'.
Estas burbujas aceleran el intercambio de gases. Sorprendentemente, el mismo mecanismo está en funcionamiento cuando aparecen olas cubiertas de blanco 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 enfoque para calcular el gasintercambian velocidades en arroyos de montaña que en arroyos tranquilos de tierras bajas.
cálculos más precisos
Es intuitivo que el terreno accidentado influiría en el intercambio de gases en los arroyos de las montañas, pero no se han recopilado pruebas para probar esta hipótesis hasta 2016. Fue entonces cuando los investigadores de EPFL instalaron más de 130 sensores ambientales en los arroyos de las montañas en Vaud y Valais para estudiar estofenómenos físicos y 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, Amber Ulseth, junto con otros, agregó pequeñas cantidades de argón como gas indicador 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 de la corriente. A continuación, modelaron la velocidad de intercambio de gases a partir de la pérdida aguas abajo del gas indicador en el agua de la corriente. Sus resultados revelanque 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 de gases trazadores en arroyos de tierras bajas.
implicaciones principales
"Nuestros hallazgos tienen implicaciones importantes. Sugieren que hemos estado subestimando 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 deEl estudio ya está investigando 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.
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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