숨겨진 '암석 수분'은 가뭄 중 나무 생존의 열쇠 일 수 있다.

UC 버클리 (UC Berkeley)와 오스틴 (Austin)에있는 텍사스 대학 (University of Texas)의 과학자들에 의한 새로운 연구에 따르면, 언덕길의 토양 밑에있는 무시 무시한 풍화 층이 물의 중요한 저수지가 될 수있다.

UC Berkeley의 지구과 행성 과학 교수 인 William Dietrich와 UC Berkeley의 박사 과정 후보였던 Daniele Rempe (UT Austin의 지질 과학 조교수)는 Eel River Critical Zone Observatory의 지하층을 국립 과학 재단. 거기에서 그들은 물이 쏟아 질 때부터 물줄기로 흘러가거나 식물에 의해 흡수되어 호흡을 통해 대기로 되돌아 올 때까지 환경에서 물을 따라 갔다.

이전의 연구는 이 풍화 된 암반의 두께를 예측했습니다 . 새로운 연구에 따르면이 층이 매년 상당량의 수분을 흡수하고 잃는 것으로 나타났습니다.

많은 양이 물이 부유 한 지표 토양을 통해 어떻게 움직이는 지 이미 이해하고 있습니다. 그러나 토양 아래에서 기저에 형성된 언덕 경사면에서 풍화 작용은 균열과 구멍이 생겨 물이 흐르면서 쉽게 이동합니다.

이 층은 지구 꼭대기에서 나무 꼭대기에서 신선한 암반까지의 영역으로 탐험하기가 어렵습니다. Laytonville 근처의 Mendocino County에있는 Angelo Coast Range Reserve의 조사 장소를 포함한 산악 지역의 경우,이 지역은 두께가 80 피트가 될 수 있습니다 - 토양의 베니어보다 훨씬 두껍습니다.

이번 주에 국립 과학 아카데미 회보에 발표 된 연구에서 , Rempe와 Dietrich는이 지역에서 풍화 암석 지대가 1 년 동안 내리는 비의 27 %를 저장할 수 있다고보고했다.

산허리에 풍화 된 암반은 골절과 모공 내부에 상당한 양의 암석 수분을 저장할 수 있습니다. 나무 뿌리는 암석 수분을 두드려서 수증기처럼 대기로 방출하고, 물은 골절을 통해 흐르고 계절 지하수 저장 (파란색 화살표)의 일부가됩니다.

암석 수분

그들은 풍화 암반에 저장된 물을 "암석 습기"라고 부릅니다. 이것은 식물에 의해 사용되는 풍화 암반 내의 균열 및 모공에 달라 붙는 물입니다. 그들은 토양이 말라 버린 건조한 해에도 암석 수분을 이용할 수 있었으며 여름과 가을에 나무의 깊은 뿌리가 물을 뽑아 냄에 따라 서서히 줄어들었다.

Dietrich 교수는 암석 수분의 영향은 지역 및 지형에 따라 다르지만 암석 수분은 연구 지역의 나무가 캘리포니아 전역에서 1 억 그루 이상의 나무를 죽인 심각한 2010-2015 년 가뭄으로 인한 영향을 거의받지 않았을 가능성이 높다고 설명했다.

"우리의 연구는 암석 수분이 근본적인 암반 유형에 크게 의존한다는 것을 보여줍니다."라고 Dietrich는 말했습니다. "북부 캘리포니아 연안의 해안 지역이 왜 상록수 숲인지, 그리고 얇은 풍화 된 암석 지대를 생산하는 다른 암석 유형의 경우에는 사바나라고 설명하는 것이 강력합니다."

"장기간의 심한 가뭄으로 나무가 어떻게 생존 할 수 있는지는 수수께끼였다"고 연구를 지원 한 National Science Foundation의 Critical Zone Observatories 프로그램 책임자 인 Richard Yuretich는 말했다. "이 연구는 과거에 주목받지 못했던 갇힌 물의 상당한 저장조를 밝혀 냈습니다. 이러한 종류의 연구는 환경 스트레스 상황에서 천연 자원을 관리하는 데 크게 도움이 될 수 있습니다. "

뱀장어 강 위의 연구 사이트에서 언덕 경사면에 연구원.

Dietrich는이 연구의 주요 함의는 암석 습기를 고려하지 않은 지구 기후 모델이 대기로의 증발량 환원의 수준과 그 결과를 과소 평가할 수 있다고 말했다. 따라서 그들은 습도보다 더 낮은 온도와 높은 온도를 예측하고 장래의 기후 상태에서 지배적 인 식생을 정확하게 예측하지 못합니다.

Dietrich의 UC Berkeley 연구원 중 하나 인 Inez Fung은 암석 습기 및 파괴 유동 과정을 기후 모델에 포함시키는 방법을 모색하는 모델을 개발하고 있습니다.

"현재 우리에게 나타나는 도전은 풍경을 가로 질러 바위의 수분 가용성을 예측하는 방법입니다"라고 Dietrich는 말했습니다. "우리는 잘 연구 된 사이트가 하나뿐입니다. 기후 모델 작성자에게 지역 정보를 제공하기 위해서는 이론과 현장 연구가 혼합되어 개발되어야 할 것입니다. "

가뭄의 시간에 물을 저장

연구진은 산림이 험한 가파른 언덕을 따라 풍화 된 암반으로 뚫은 9 개의 우물에서 2013 년부터 2016 년까지 암석 습도를 모니터링했다. 그들은 중성자 탐침을 사용했는데, 수소를 검출하여 시료 영역의 물의 양을 측정하는 정밀 도구입니다.

그들은 풍화 된 암석층이 우기에 따라 겨울철 우기에 암석 습기를 4 ~ 21 인치 공급하는 것을 발견했습니다. 각 우물의 암석 수분의 최대 양은 상당한 가뭄 기간을 포함하여 연구 기간 동안 거의 동일하게 유지되었습니다.이 물은 나무에 의해 점차적으로 고갈되었습니다.

"겨울에 비가 내리는 양은 중요하지 않습니다. 바위 수분은 같은 최대 값까지 올라갑니다."라고 Rempe는 말했습니다. "그로 인해 매 여름마다 같은 양의 물이 나무에 사용 가능합니다."

빌 디트리히 (Bill Dietrich)는 북부 캘리포니아 장어 강 (Eel River) 위의 안젤로 보호 구역 (Angelo Reserve)에있는 그의 연구 장소에서. (캐슬린 웡 사진)

연구자들은 또한 모든 우물에서 평균 암석 수분이 모든 지역의 평균 토양 수분 측정 값을 초과한다는 것을 발견했습니다.

"토양은 중요하지만 장소가 물 스트레스를 경험할 것인지 결정하는 데 있어서는 가장 중요한 암석이 될 수 있습니다."라고 Rempe는 말했습니다. "이것이 다년간의 현장 조사에서 증명 된 것은 이번이 처음입니다."

새로운 발견은 또한 캘리포니아의 북쪽 해안을 따라 더글러스 전나무가 퍼져 나가는 여름 흐름 감소로 인해 여름철 강물 흐름을 규제하는 데있어 나무의 역할을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 연구는 켁 재단 (Keck Foundation), 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 및 캘리 포니 아주 자연 보존 제도 (California Natural Reserve System ) 에서 지원되었으며, 연구 및 교육을 위해 주 전역 39 개 야생지를 관리합니다.