Mengapa Penutup Salju yang Menurun Dapat Menunjukkan Kerusakan Lingkungan Yang Lebih Besar Akan Datang

Perubahan iklim sering memunculkan gambar panas, kekeringan, dan badai. Tetapi menurut Penilaian Iklim Nasional AS terbaru, yang dirilis pada 23 November 2018, musim dingin telah menghangat tiga kali lebih cepat daripada musim panas di Timur Laut dalam beberapa tahun terakhir. Perubahan ini juga menghasilkan efek signifikan.

Secara historis, lebih dari 50 persen belahan bumi utara memiliki lapisan salju di musim dingin. Sekarang suhu yang lebih hangat mengurangi kedalaman dan durasi lapisan salju musim dingin. Banyak orang beranggapan bahwa musim dingin adalah waktu yang tidak aktif bagi organisme di daerah beriklim dingin, tetapi penelitian selama beberapa dekade kini menunjukkan bahwa kondisi iklim musim dingin - terutama kantong salju - adalah pengatur penting kesehatan ekosistem hutan dan organisme yang hidup di dalamnya.

Secara khusus, pekerjaan kami selama dekade terakhir menunjukkan bahwa penurunan tutupan salju dapat mengganggu kesehatan pohon dan mengurangi kemampuan hutan untuk menyaring udara dan air. Studi terbaru kami menemukan bahwa pemanasan musim dingin yang berkelanjutan dapat sangat mengurangi tutupan salju di Amerika Serikat bagian timur laut, menyebabkan penurunan besar dalam pertumbuhan pohon dan penyimpanan karbon hutan.

Bersalju sebagai Selimut

Kami mempelajari hutan kayu keras utara, yang didominasi oleh maple gula, pohon birch kuning, dan pohon beech Amerika dan membentang 85.000 mil persegi, dari Minnesota dan selatan-tengah Kanada timur ke Provinsi Maritim Kanada dan timur laut Amerika Serikat. Hutan-hutan ini terkenal karena warna musim gugurnya yang cerah. Mereka menghasilkan pendapatan dengan menarik wisatawan, pejalan kaki, pemburu, dan berkemah, dan mendukung industri kayu dan sirup maple. Mereka juga menyediakan layanan ekologis yang penting, seperti menyimpan karbon dan menjaga kualitas air dan udara.

Ketika musim dingin mengganggu kawasan ini, dengan suhu yang sering turun jauh di bawah titik beku, setiap spesies membutuhkan isolasi untuk mengatasinya. Akar pohon dan organisme tanah seperti serangga bergantung pada paket salju yang dalam untuk perlindungan dari dingin - selimut salju yang sesungguhnya. Bahkan pada suhu di bawah nol, jika salju cukup dalam, tanah dapat tetap tidak beku.

Enam dekade penelitian dari Hubbard Brook Experimental Forest di New Hampshire - salah satu studi yang paling lama berjalan di mana saja - menunjukkan bahwa paket salju musim dingin menurun. Penelitian yang dilakukan oleh ilmuwan lain menunjukkan bahwa jika tren ini berlanjut, itu akan meningkatkan kemungkinan siklus pembekuan tanah, dengan efek berbahaya pada kesehatan hutan.

Mengapa Hutan Utara Membutuhkan Salju

Selama lebih dari 10 tahun kami telah memanipulasi paket salju musim dingin di Hubbard Brook untuk mempelajari efek proyeksi perubahan iklim pada hutan kayu keras utara. Di awal musim dingin, kami menuju ke luar setelah setiap salju turun untuk menghilangkan salju dari plot percobaan kami. Kemudian kami menganalisis bagaimana kehilangan lapisan isolasi ini mempengaruhi pohon dan tanah.

Kami telah menemukan bahwa di plot di mana kami menghilangkan salju, salju menembus satu kaki atau lebih ke dalam tanah, sementara salju jarang meluas lebih dari dua inci di plot referensi terdekat dengan snowpack yang tidak berubah. Dan seperti halnya siklus pembekuan menciptakan lubang di jalan-jalan kota, pembekuan tanah abrades dan membunuh akar pohon dan merusak mereka yang bertahan hidup.

Kerusakan akar ini memicu kaskade respon ekologis. Akar mati membusuk dan merangsang hilangnya karbon dioksida dari tanah. Pohon mengambil lebih sedikit nutrisi dari tanah, menumpuk aluminium elemen beracun di daunnya, dan menghasilkan lebih sedikit pertumbuhan cabang. Nitrogen, nutrisi utama, dapat membersihkan tanah. Komunitas serangga tanah menjadi kurang berlimpah dan beragam.

Penurunan Snowpack Mempengaruhi Pertumbuhan Pohon

Dalam makalah kami yang terbaru, model iklim dan hidrologis kami menunjukkan bahwa area hutan di seluruh Amerika Serikat bagian timur laut yang menerima bungkusan salju musim dingin yang terisolasi dapat menurun sebesar 95 persen pada tahun 2100. Saat ini, 33.000 mil persegi hutan di seluruh New York dan New York Inggris biasanya memiliki paket salju selama beberapa bulan di musim dingin. Pada tahun 2100, area ini bisa menyusut menjadi lebih kecil dari 2.000 mil persegi - sekitar seperlima ukuran Vermont.

Penurunan ini tidak diragukan lagi akan membahayakan industri ski dan mobil salju dan mengekspos jalan-jalan Timur Laut ke siklus pencairan yang lebih membeku. Ini juga akan secara signifikan mempengaruhi pertumbuhan pohon.

Untuk menilai hubungan antara paket salju dan pertumbuhan pohon, kami menggunakan mata bor berongga khusus yang disebut penggerek tambahan untuk menghilangkan inti kayu seukuran jerami dari beberapa batang maple gula. Masing-masing pohon ini mengalami paket salju musim dingin alami atau lima tahun berturut-turut di mana kami melepas paket salju musim dingin awal. Ketika kami mengampelas inti dan melihatnya di bawah mikroskop, mereka mengungkapkan cincin pertumbuhan tahunan yang bisa kita gunakan untuk memahami bagaimana setiap pohon merespons lingkungannya.

Hanya dalam dua tahun pertama, analisis kami menunjukkan penurunan 40 persen pertumbuhan gula maple dari plot tanpa snowpack. Tingkat pertumbuhan tetap tertekan oleh 40 hingga 55 persen selama tiga tahun ke depan. Sebaliknya, tidak ada penurunan pertumbuhan pohon maple gula di plot referensi kami di mana pohon-pohon yang tertutup salju berakar pada pertengahan musim dingin. Hasil ini sebanding dengan mortalitas akar yang diamati oleh peneliti lain dalam percobaan penghilangan salju sebelumnya di Hubbard Brook.

Di Hubbard Brook, gula maple dapat mencapai lebih dari setengah akumulasi biomassa hutan tahunan. Akibatnya, perubahan iklim yang mengurangi salju musim dingin dan meningkatkan pembekuan tanah dapat mengurangi tingkat pertumbuhan hutan di kawasan hutan kayu keras utara sebesar 20 persen hanya melalui dampaknya pada pohon-pohon ini. Tetapi kita tahu bahwa pohon birch kuning juga mengalami kerusakan akar sebagai respons terhadap pembekuan tanah, jadi perkiraan kami untuk perubahan dalam keseluruhan pertumbuhan hutan kemungkinan rendah.

Dapatkah suhu musim tanam yang lebih hangat mengkompensasi setidaknya sebagian untuk kerusakan ini dengan menstimulasi laju pertumbuhan pohon, seperti yang disarankan beberapa penelitian? Sangat sedikit pekerjaan yang telah dilakukan untuk memahami bagaimana hutan di daerah yang tertutup salju musiman akan merespons efek interaktif dari perubahan iklim sepanjang musim. Untuk membantu mengisi kesenjangan ini, kami membuat Eksperimen Perubahan Iklim di Musim di Hubbard Brook pada 2013.

Dalam proyek ini, kami menggunakan kabel pemanas yang terkubur untuk menghangatkan tanah hutan sebesar 9 derajat Fahrenheit (5 derajat Celsius) selama musim bebas salju dari bulan April hingga November. Di musim dingin, kami menggunakan kombinasi pemanasan dengan kabel pemanas yang terkubur dan sekop salju untuk mendorong siklus pembekuan tanah mencair. Hasil kami sejauh ini menunjukkan bahwa kerusakan akar dan berkurangnya pertumbuhan pohon yang disebabkan oleh siklus pembekuan tanah musim dingin tidak diimbangi oleh pemanasan tanah selama musim tanam.

Pekerjaan kami menunjukkan seberapa sering perubahan yang diabaikan dalam iklim musim dingin dapat berdampak pada ekosistem hutan. Kehilangan snowpack dapat mengurangi pertumbuhan hutan, penyerapan karbon, dan retensi nutrisi, yang akan memiliki implikasi penting bagi perubahan iklim dan kualitas udara dan air sepanjang tahun.

Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation oleh Andrew Reinmann dan Pamela Templer. Baca artikel asli di sini.