Der Klimawandel könnte Schneedecke im Winter drastisch reduzieren In den Wäldern im Nordosten der Vereinigten Staaten, so eine neue Studie, schafft dies eine Kaskade von Problemen für die Ökosysteme der betroffenen Wälder sowie der in diesen Gebieten lebenden Menschen.

Ausgehend von Daten aus über 60-Jahren, die zeigen, dass der Rückgang der Schneedecke im Winter an ist Hubbard Brook Experimenteller Wald In New Hampshire planen Forscher des Graduate Center der City University von New York und der Boston University eine bis zu 95-prozentuale Reduktion der Waldfläche, die durch tiefe, isolierende Schneedecke im Nordosten der Vereinigten Staaten bis zum Jahr 2099 bedeckt ist.

Das Waldgebiet im Nordosten, das derzeit in den Wintermonaten von tiefen Schneedecken bedeckt ist könnte schrumpfen von 33,000 Quadratmeilen heute bis zu 2,000 Quadratmeilen, einer Fläche von etwa einem Fünftel der Größe von Vermont, bis zum Ende des 21st Jahrhunderts.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Änderungen zu einem 40-55-Prozentsatz der Wachstumsraten von Zuckerahorn in Gebieten führen könnten, in denen ein erheblicher Rückgang der Schneedecke zu verzeichnen ist.

Wenn sich herausstellt, würden diese Projektionen zu erheblichen Störungen der Ökologie, des Tierlebens und der menschlichen Aktivitäten in und um 85,000 Quadratkilometer der nördlichen Hartholzwälder in den Vereinigten Staaten und Kanada führen.

Die Studie ist veröffentlicht in Global Change Biology.

Bedeutung der tiefen Schneedecke

Die winterliche Schneedecke - insbesondere die tiefe Schneedecke - erfüllt wichtige Funktionen in nordöstlichen Waldökosystemen.

In diesen Wäldern liegt jeden Winter Schnee wie eine Decke. Diese dicke Schicht hilft vielen Pflanzen-, Tier- und Insektenarten, brutale Minustemperaturen zu bewältigen. Es hilft auch, die Gesundheit der Bäume und des Bodens der Wälder zu erhalten, indem es verhindert, dass schädlicher Frost in den Boden eindringt und die Wurzeln und Organismen im Boden schädigt.

"Wir wissen, dass Baumwurzeln und bodenbewohnende Organismen wie Mikroben, wirbellose Tiere (z. B. Arthropoden) und vielleicht sogar Wirbeltiere wie Salamander und einige Frösche auf die tiefe Schneedecke angewiesen sind, um sie im Winter vor Minusgraden zu schützen." Andrew Reinmann, Assistenzprofessorin und Forscherin bei der Environmental Science Initiative am Advanced Science Research Center des Graduate Center, CUNY, und am Department of Geography des Hunter College und der Erstautorin der Studie.

"Der Verlust der Schneedecke kann dazu führen, dass die Baumwurzeln und diese Organismen stärker dem Bodenfrieren ausgesetzt sind", fuhr er fort. "Durch unsere und die Arbeit anderer Mitarbeiter stellen wir fest, dass das Einfrieren des Bodens die Baumwurzeln schädigt, die Nährstoffverluste aus dem Boden erhöht, die Häufigkeit und Vielfalt der Arthropoden verringert und das Überleben einiger Baumarten über den Winter beeinträchtigen kann."

Reinmann stellte fest, dass das Einfrieren des Bodens einen kaskadierenden Effekt auf die Waldgesundheit hat. Durch die Schädigung der Wurzeln und die Veränderung der Bodenchemie wirkt sich dies auch auf die Blattchemie und das Wachstum der Zweige aus. Die Gesundheit des Waldes nimmt weitgehend ab, da wichtige Nährstoffe wie Stickstoff den Boden auswaschen und die Insektengemeinschaften an Bevölkerungs- und Diversitätsverlust leiden.

Die Studie

Die neue Studie, die von Reinmann mit Eleonora MC Demaria vom Southwest Watershed Research Center zusammen mit Pamela H. Templer und Jessica R. Susser von der Abteilung für Biologie der Boston University durchgeführt wurde, legt nahe, dass die Reaktion des Ökosystems auf den Rückgang der Schneedecke die Wachstumsraten behindern könnte von 40-55 Prozent der Zuckerahornbäume in nordöstlichen Wäldern.

Um zu verstehen, wie die Entfernung der tiefen Schneedecke das Baumwachstum beeinflusst, haben die Forscher die Schneedecke von den Grundstücken des Hubbard Brook-Waldes entfernt und die Auswirkungen auf die Baumgesundheit in diesen Gebieten über fünf Jahre analysiert.

Sie stellten fest, dass ohne diesen natürlichen Puffer die Bodenfrosttiefe in Gebieten, in denen die Schneebedeckung entfernt worden war, über 30-Zentimeter erreicht wurde, im Vergleich zu etwa 5-Zentimetern in schneebedeckten Gebieten.

Mithilfe eines speziellen Hohlbohrers, eines so genannten Inkrementbohrers, entfernten die Forscher strohgroße Holzkerne von Zuckerahornstängeln. Diese Holzkerne zeigten unter dem Mikroskop die jährlichen Wachstumsringe der Bäume und ermöglichten es den Forschern, die Auswirkungen der Schneeräumung in Echtzeit zu verfolgen.

Die Forscher stellten fest, dass die Zuckerahornbäume nach nur zwei Jahren langsamer auf 40 Prozent angewachsen sind. In den verbleibenden drei Jahren waren ihre Wachstumsraten um 40-55 Prozent niedriger als in tief verschneiten Gebieten.

Daher kann ein erheblicher Rückgang der tiefen, isolierenden Schneedecke das Ökosystem ernsthaft schädigen.

Die Forscher sagen, dass der Rückgang der Schneedecke die Wachstumsraten in der nördlichen Hartholzwaldregion um 20 Prozent reduzieren könnte, nur durch die Auswirkungen auf die Bäume. Selbst dies unterschätzt wahrscheinlich die Gesamtwirkung auf das Waldwachstum, da es keine Wurzelschäden verursacht durch das Einfrieren des Bodens berücksichtigt.

Einige vorangegangene Studien deuten darauf hin, dass die Erwärmung der Temperaturen in der Wachstumssaison helfen könnte den Schaden ausgleichen Die Forscher glauben, dass dies aufgrund der geringeren Schneedecke unwahrscheinlich ist.

In den vergangenen fünf Jahren untersuchten die Forscher das Baumwachstum und Wurzelschäden unter wärmeren Bedingungen im Rahmen des Experiment zum Klimawandel in allen Jahreszeiten. In der Vegetationsperiode von April bis November wärmen sie Waldböden mit 9-Grad Fahrenheit unterirdisch mit Heizkabeln. Im Winter entfernen die Forscher den Schnee und erwärmen den Boden weiterhin mit Heizkabeln, wodurch das Einfrieren und Auftauen des Bodens wirksam wird. Bisher haben sie herausgefunden, dass die durch diese Einfrier-Tau-Zyklen verursachten Schäden nicht durch wärmere Bodentemperaturen ausgeglichen wurden.

Die Auswirkungen der Schneedecke nehmen ab

Abgesehen von der Beeinträchtigung des Waldökosystems würde ein Rückgang der tiefen Schneedecke das Leben vieler Menschen, die in diesen Gebieten leben, direkt beeinflussen.

"Die Ahornindustrie, die Holzindustrie, der Tourismus und die Freizeitindustrie sind ziemlich stark von Schnee und kalten Wintern abhängig", sagte Reinmann. "Wir zeigen in unserer Arbeit, dass die Schneedecke abnimmt und das Gefrieren des Bodens die Zuckerahornbäume beeinträchtigt, die das Herzstück mehrerer dieser Branchen bilden."

Reinmann verwies auf die möglichen Auswirkungen, die ein Rückgang der Zucker-Ahorn-Bäume auf die Ahornsirup-Industrie haben könnte, da kürzere und variabelere Winter die Dauer der Saftproduktion und die Qualität und Quantität von Ahorn reduzieren.

Die Skiindustrie, die für den Lebensunterhalt und die lokale Wirtschaft vieler kleiner Städte im Nordosten des Landes von zentraler Bedeutung ist, wäre ebenfalls schwer betroffen. Ein schneearmer Winter kann Die Skiindustrie kostete über $ 1 Milliarden und 17,400 Arbeitsplätze im Vergleich zu einer durchschnittlichen Saison.

Reinmann wies darauf hin, dass die Skiindustrie zwar den Rückgang der Schneedecke durch die Erzeugung von Schnee abfedern kann, dies jedoch teuer ist und immer noch kaltes Wetter erfordert.

"Abgesehen von einer starken Reduzierung der Kohlendioxidemissionen und der Eindämmung des anthropogenen Klimawandels scheint es nicht viel zu geben, was wir tun können", sagte er.

"Kulturell und wirtschaftlich gesehen wird die Erwärmung der Winter wahrscheinlich negative Auswirkungen auf den Lebensunterhalt vieler Menschen in der Region sowie auf die Menschen haben, die sich dort für Tourismus und Erholung aufhalten."