क्यों घटते हुए स्नो कवर ने ग्रेटर एनवायरमेंटल डैमेज को आने के लिए प्रेरित किया

जलवायु परिवर्तन अक्सर गर्मी, सूखा, और तूफान की छवियों को जोड़ते हैं। लेकिन 23 नवंबर, 2018 को जारी नवीनतम यूएस नेशनल क्लाइमेट एसेसमेंट के अनुसार, हाल के वर्षों में सर्दियां पूर्वोत्तर में ग्रीष्मकाल की तुलना में तीन गुना तेजी से गर्म हुई हैं। ये परिवर्तन महत्वपूर्ण प्रभाव भी पैदा कर रहे हैं।

ऐतिहासिक रूप से, उत्तरी गोलार्ध के 50 प्रतिशत से अधिक सर्दियों में बर्फ की चादर होती है। अब गर्म तापमान सर्दियों के बर्फ के आवरण की गहराई और अवधि को कम कर रहे हैं। बहुत से लोग मानते हैं कि ठंड के मौसम में जीवों के लिए सर्दी एक सुप्त समय है, लेकिन दशकों के शोध अब दिखाते हैं कि सर्दियों की जलवायु की स्थिति - विशेष रूप से स्नोकैप - वन पारिस्थितिकी प्रणालियों और जीवों के स्वास्थ्य के महत्वपूर्ण नियामक हैं जो उनमें रहते हैं।

विशेष रूप से, पिछले एक दशक में हमारे काम से पता चलता है कि बर्फ के आवरण में गिरावट से पेड़ का स्वास्थ्य खराब हो सकता है और हवा और पानी को फिल्टर करने के लिए वनों की क्षमता कम हो सकती है। हमारे नवीनतम अध्ययन से पता चलता है कि उत्तर-पूर्वी संयुक्त राज्य भर में सर्दियों में गर्मी जारी रहने से बर्फ का आवरण बहुत कम हो सकता है, जिससे वृक्षों के विकास और वन कार्बन भंडारण में बड़ी गिरावट आती है।

बर्फ एक कंबल के रूप में

हम उत्तरी दृढ़ लकड़ी के जंगलों का अध्ययन करते हैं, जो कि चीनी मेपल, पीले सन्टी और अमेरिकी बीच के पेड़ों का वर्चस्व है और मिनेसोटा और दक्षिण-मध्य कनाडा से लेकर कनाडा के समुद्री प्रांतों और उत्तरपूर्वी संयुक्त राज्य अमेरिका तक 85,000 वर्ग मील तक फैला है। ये जंगल अपने जीवंत पतझड़ रंगों के लिए प्रसिद्ध हैं। वे पर्यटकों, हाइकर्स, शिकारी और कैंपरों को आकर्षित करके राजस्व उत्पन्न करते हैं, और लकड़ी और मेपल सिरप उद्योगों का समर्थन करते हैं। वे महत्वपूर्ण पारिस्थितिक सेवाएं भी प्रदान करते हैं, जैसे कि कार्बन का भंडारण और पानी और वायु की गुणवत्ता बनाए रखना।

जब इस क्षेत्र में सर्दियों का अतिक्रमण होता है, तापमान के साथ अक्सर ठंड से नीचे अच्छी तरह से डुबकी होती है, तो हर प्रजाति को सामना करने के लिए इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है। पेड़ की जड़ें और मिट्टी के जीव जैसे कीड़े ठंड से सुरक्षा के लिए गहरे स्नो बैग पर निर्भर करते हैं - बर्फ का एक शाब्दिक कंबल। उप-शून्य तापमान में भी, यदि बर्फ पर्याप्त रूप से गहरी है, तो मिट्टी अधूरा रह सकती है।

न्यू हैम्पशायर में हबर्ड ब्रूक एक्सपेरिमेंटल फ़ॉरेस्ट के छह दशकों के शोध - कहीं भी सबसे लंबे समय तक चलने वाले अध्ययनों में से एक - यह दर्शाता है कि सर्दियों के स्नो बैग में गिरावट आ रही है। अन्य विद्वानों द्वारा किए गए शोध से संकेत मिलता है कि यदि यह प्रवृत्ति जारी रहती है, तो इससे वन फ्रीज-पिघलना चक्रों की संभावना बढ़ जाएगी, जिससे वन स्वास्थ्य पर हानिकारक प्रभाव पड़ेगा।

उत्तरी जंगलों को बर्फ क्यों चाहिए

10 से अधिक वर्षों के लिए हमने उत्तरी दृढ़ लकड़ी के जंगलों पर अनुमानित जलवायु परिवर्तन के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए हबर्ड ब्रुक में सर्दियों के स्नो बैग में हेरफेर किया है। शुरुआती सर्दियों में, हम अपने प्रयोगात्मक भूखंडों से बर्फ हटाने के लिए प्रत्येक बर्फबारी के बाद बाहर की ओर सिर करते हैं। फिर हम विश्लेषण करते हैं कि इस इन्सुलेट परत को कैसे खोना पेड़ों और मिट्टी को प्रभावित करता है।

हमने पाया है कि जिन भूखंडों में हम बर्फ हटाते हैं, ठंढ एक पैर या अधिक नीचे मिट्टी में प्रवेश करती है, जबकि यह शायद ही कभी अनछुए स्नोकैप के साथ पास के संदर्भ भूखंडों में दो इंच से अधिक गहराई तक फैली होती है। और जिस तरह फ्रीज-थावे साइकिल शहर की सड़कों में गड्ढे बनाते हैं, मिट्टी जमने के साथ ही पेड़ की जड़ों को मार डालते हैं और जो बच जाते हैं उन्हें नुकसान पहुंचाते हैं।

यह जड़ क्षति पारिस्थितिक प्रतिक्रियाओं का एक झरना चलाता है। मृत जड़ें मिट्टी से कार्बन डाइऑक्साइड के नुकसान को कम करती हैं और उत्तेजित करती हैं। पेड़ मिट्टी से कम पोषक तत्व लेते हैं, उनके पत्तों में विषैले तत्व एल्युमिनियम को जमा करते हैं, और कम शाखा वृद्धि पैदा करते हैं। नाइट्रोजन, एक प्रमुख पोषक तत्व, मिट्टी से बाहर धो सकता है। मृदा कीट समुदाय कम प्रचुर मात्रा में और विविध हो जाते हैं।

स्नोक्लपिंग का गिरावट ट्री ग्रोथ को प्रभावित करता है

हमारे सबसे हाल के पेपर में, हमारे जलवायु और हाइड्रोलॉजिकल मॉडल बताते हैं कि पूर्वोत्तर संयुक्त राज्य भर में वनों का क्षेत्र जो कि मिडविन्टर स्नोपैक को इन्सुलेट करता है, वर्ष 2100 तक 95 प्रतिशत तक गिर सकता है। आज, उत्तरी न्यूयॉर्क और न्यू यॉर्क में 33,000 वर्ग मील के जंगल इंग्लैंड में आमतौर पर सर्दियों में कई महीनों तक स्नोपैक होते हैं। वर्ष 2100 तक, यह क्षेत्र 2,000 वर्ग मील से छोटे पैच तक सिकुड़ सकता था - वर्मोंट का लगभग पांचवां आकार।

यह गिरावट निस्संदेह स्कीइंग और स्नोमोबिलिंग उद्योगों को नुकसान पहुंचाएगी और पूर्वोत्तर सड़कों को अधिक फ्रीज-पिघलना चक्रों में उजागर करेगी। यह पेड़ की वृद्धि को भी महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करेगा।

स्नोकैप और ट्री ग्रोथ के बीच संबंधों का आकलन करने के लिए, हमने एक विशेष खोखले ड्रिल बिट का उपयोग किया, जिसे कई चीनी मेपल के तने से पुआल के आकार के लकड़ी के कोर को हटाने के लिए एक वेतन वृद्धि बोरर कहा जाता है। इन पेड़ों में से प्रत्येक ने या तो प्राकृतिक सर्दियों स्नो बैग का अनुभव किया या लगातार पांच साल जिसमें हमने शुरुआती शीतकालीन स्नो बैग को हटा दिया। जब हमने कोर को रेत दिया और उन्हें माइक्रोस्कोप के नीचे देखा, तो उन्होंने वार्षिक वृद्धि के छल्ले का खुलासा किया जिसका उपयोग हम यह समझने के लिए कर सकते हैं कि प्रत्येक पेड़ ने अपने पर्यावरण पर कैसे प्रतिक्रिया दी।

केवल पहले दो वर्षों के भीतर, हमारे विश्लेषण ने स्नोकप के बिना भूखंडों से चीनी मेपल की वृद्धि में 40 प्रतिशत की गिरावट देखी। अगले तीन वर्षों में विकास दर 40 से 55 प्रतिशत तक कम रही। इसके विपरीत, हमारे संदर्भ भूखंडों में चीनी मेपल के पेड़ों में कोई वृद्धि नहीं देखी गई जहां मिडविनर में बर्फ से ढके पेड़ों की जड़ें हैं। ये परिणाम जड़ मृत्यु दर की तुलना में हैं जो अन्य शोधकर्ताओं ने हबर्ड ब्रुक में पहले बर्फ हटाने के प्रयोग में देखे थे।

हबर्ड ब्रुक में, चीनी मेपल वार्षिक वन बायोमास संचय के आधे से अधिक के लिए जिम्मेदार हो सकते हैं। नतीजतन, जलवायु में परिवर्तन जो सर्दियों के स्नोक्स को कम करते हैं और मिट्टी के ठंड को बढ़ाते हैं, इन पेड़ों पर उनके प्रभावों के माध्यम से उत्तरी कठोर वन क्षेत्र में वन विकास दर को 20 प्रतिशत तक कम कर सकते हैं। लेकिन हम जानते हैं कि पीली बर्च भी मिट्टी के जमने की प्रतिक्रिया में मूल क्षति को झेलती है, इसलिए पूरे वन विकास में बदलाव के लिए हमारा अनुमान कम होने की संभावना है।

जैसा कि कुछ शोध बताते हैं कि बढ़ते मौसम के तापमान में कम से कम आंशिक रूप से वृक्षों की वृद्धि दर को कम करके इस नुकसान की भरपाई कर सकते हैं? यह समझने के लिए बहुत कम काम किया गया है कि मौसम में बर्फ से ढंके क्षेत्रों में जंगल जलवायु परिवर्तन के इंटरैक्टिव प्रभावों का जवाब कैसे देंगे। इस अंतर को भरने में मदद करने के लिए, हमने 2013 में हबर्ड ब्रुक में क्लाइमेट चेंज एक्रॉस सीजन्स एक्सपेरिमेंट की स्थापना की।

इस परियोजना में, हम अप्रैल से नवंबर के दौरान बर्फ से मुक्त मौसम के दौरान 9 डिग्री फ़ारेनहाइट (5 डिग्री सेल्सियस) तक वनों को गर्म करने के लिए दफन हीटिंग केबल का उपयोग करते हैं। सर्दियों में, हम मिट्टी फ्रीज-पिघलना चक्रों को प्रेरित करने के लिए दफन हीटिंग केबल्स और स्नो फावड़ा के साथ वार्मिंग के संयोजन का उपयोग करते हैं। हमारे अब तक के नतीजे बताते हैं कि बढ़ते मौसम के दौरान सर्दियों की मिट्टी फ्रीज-पिघलना चक्रों के कारण होने वाली जड़ की क्षति और वृक्षों की वृद्धि कम नहीं होती है।

हमारे काम से पता चलता है कि सर्दियों की जलवायु में कितनी बार अनदेखा किया गया परिवर्तन वन पारिस्थितिकी प्रणालियों को प्रभावित कर सकता है। स्नोक्स के खोने से वन विकास, कार्बन अनुक्रम और पोषक तत्व प्रतिधारण को कम किया जा सकता है, जिसका जलवायु परिवर्तन और हवा और पानी की गुणवत्ता के लिए पूरे वर्ष में महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ेगा।

यह लेख मूल रूप से एंड्रयू रेनमैन और पामेला टेंपलर द्वारा वार्तालाप पर प्रकाशित किया गया था। मूल लेख यहां पढ़ें।