Com a água cobrindo mais de 70 por cento da superfície da Terra, não é de se admirar que nosso planeta seja apelidado de Mármore Azul. Visto do espaço sideral, nosso mármore está entrelaçado com redemoinhos de nuvens e manchas de terra definidas por linhas costeiras - 372, Vale a pena 000 milhas.

Aproxime o zoom no mármore e você verá os litorais cruzando inúmeros rios e riachos. Você também verá a concentração de cidades costeiras, incluindo muitos dos maiores e menores do mundo. As zonas costeiras representam quase metade de nossa população global e hospedam a infraestrutura que impulsiona uma economia global.

Se você se aproximar ainda mais dessas interseções terra-água - além do que a olho nu pode ver -, você encontrará uma comunidade movimentada de minúsculos organismos que filtram nutrientes e contaminantes para manter nosso planeta saudável.

Esse é o escopo da interface terrestre-aquática da Terra, um ecossistema global dinâmico que muda com a maré, As estações, desenvolvimento Humano, e cada vez mais, clima.

"As regiões costeiras estão enfrentando uma ampla gama de perigos e tensões, incluindo o aumento do nível do mar, eventos climáticos extremos, erosão, infraestrutura envelhecida, e degradação ecológica, "disse o cientista do PNNL Ian Kraucunas." Atividades humanas, especialmente a expansão do ambiente construído e outras mudanças no uso do solo, impulsionar mudanças nas zonas costeiras que podem ser tão importantes quanto mudanças no sistema natural. "

Os cientistas do PNNL estão trabalhando para entender melhor os gatilhos naturais e humanos que afetam a resiliência deste cada vez mais vulnerável, interconectado, e importante sistema. É um grande empreendimento - evidente em dezenas de apresentações de cientistas do PNNL na reunião deste ano da American Geophysical Union - e começa com uma visão de longo prazo.

Melhorando as previsões:modelagem costeira

Os cientistas estão embarcando em um novo projeto para o Departamento de Energia dos EUA que visa algumas das maiores incertezas na projeção da evolução dos ambientes costeiros. O projeto de Modelagem Costeira Integrada, liderado por Kraucunas, concentra-se no desenvolvimento e integração de modelos computacionais que podem simular processos costeiros.

Imagine os diferentes litorais naturais - longas praias de areia, prateleiras de gelo, penhascos rochosos íngremes, e planícies de lama gradualmente inclinadas levando a gramíneas e estuários de maré, por exemplo. Movendo-se para o interior, riachos pequenos e grandes fluem de altitudes mais elevadas, alguns cambaleando livremente enquanto outros se agrupam atrás de represas.

O que nos leva ao desenvolvimento humano. Condomínios à beira-mar, resorts, e arranha-céus são justapostos com comunidades de pescadores, portos militares, e centros de embarque, para não mencionar as estradas, metrôs, e infraestrutura elétrica que conecta tudo.

Agora adicione a Mãe Natureza, com influências da atmosfera, oceanos, vento, e padrões de precipitação. Esses padrões afetam onde e a quantidade de água que cai e se ela cai como neve ou chuva ou se transforma em furacão. Essas interações determinam como os organismos interagem dentro de seu ambiente, incluindo onde as pessoas escolhem viver.

Para entender como as comunidades costeiras podem evoluir em face das mudanças climáticas, os pesquisadores devem considerar o desenvolvimento humano junto com os processos aquáticos de áreas montanhosas e linhas costeiras de rios a planícies aluviais e o oceano aberto. Todos esses processos ocorrem em uma gama de escalas de espaço e tempo, tornando difícil simular com modelos de computador - um desafio que o PNNL está enfrentando.

O esforço se concentra inicialmente na região meso-atlântica dos EUA, que experimentou impactos severos de eventos climáticos extremos com frequência crescente nas últimas décadas. O projeto visa fornecer uma compreensão preditiva robusta da evolução costeira contabilizando para o complexo, interações multiescala entre físicas, biológico, e sistemas humanos.

O que esperar:eventos extremos

O mercado imobiliário costeiro dos EUA, incluindo infraestrutura pública e privada, tem um valor estimado de cerca de um trilhão de dólares. O crescimento populacional continua a aumentar o tamanho de nossas cidades, inclusive em áreas costeiras e próximas à costa. No entanto, os estressores dos sistemas natural e humano resultam em bilhões de dólares em perdas a cada ano. O nível do mar continua subindo, e eventos climáticos extremos, incluindo forte precipitação, ondas de tempestade, marés altas, e os ventos são projetados para aumentar em frequência e intensidade. E no fundo, nossa infraestrutura pública - energia elétrica, agua, e sistemas de transporte - continua a evoluir.

Os pesquisadores do PNNL liderados por David Judi estão caracterizando o impacto e o risco de eventos extremos nos sistemas humanos. Por exemplo, como os níveis de inundações futuras afetarão nosso estoque de edifícios urbanos? Qual será o impacto do aumento do nível do mar, juntamente com ciclones tropicais, tem em nossa infraestrutura pública?

Usando integrado, modelos multiescala de sistemas naturais e humanos, a pesquisa relaciona perigos com consequências para quantificar o risco em áreas urbanas costeiras.

Metano:uma migração microbiana

Gases de efeito estufa, como metano, retém o calor na atmosfera e influencia os processos climáticos globais. Enquanto as vacas levam a maior parte do golpe sobre o metano, o gás borbulha de qualquer ambiente onde micróbios se alimentam de matéria orgânica em decomposição.

Uma equipe de pesquisa do PNNL liderada por Nick Ward está examinando diferentes ecossistemas terrestres e aquáticos para entender melhor de onde o metano está vindo em condições de evolução. A maioria dos estudos anteriores focou em solos terrestres e ecossistemas de água doce, porque as emissões de metano foram consideradas mais baixas nas costas, onde a água do mar inibe a produção de metano. Uma nova pesquisa mostra que essa suposição pode não ser verdadeira.

Os pesquisadores encontraram grandes quantidades de metano nas profundezas dos solos costeiros. Transportado pela água durante eventos de inundação extrema de maré alta, esse metano eventualmente atinge a atmosfera. À medida que o nível do mar continua a subir, este fenômeno pode resultar em um aumento líquido nas emissões de metano das bacias hidrográficas.

Maré Ascendente:A Importância dos Pequenos Riachos

Pequenos rios e riachos serpenteiam por apenas uma pequena porcentagem da área da superfície da Terra. No entanto, esses cursos de água e linhas costeiras dinâmicas desempenham um papel crítico na ciclagem de carbono e nutrientes através do solo, plantas, e a atmosfera.

Na verdade, em comparação com grandes deltas de rios muito estudados e modelados, pequenos riachos de maré estão mais intimamente ligados à terra circundante. E há muito mais deles - centenas e centenas mais. Imagine todos os lugares onde a água encontra a terra como pontos quentes da atividade do ecossistema - isso é muita ação.

Jerry Tagestad lidera uma equipe de pesquisadores que questiona a percepção de que grandes deltas de rios dominam os processos costeiros. Seu objetivo é preencher a lacuna nos modelos climáticos para incluir pequenos riachos de maré e seu papel no reassentamento de sedimentos, controle de inundação, e outros serviços ecossistêmicos, especialmente em face da elevação do nível do mar.

Promover uma compreensão mais coletiva da dinâmica e evolução dos sistemas costeiros é um desafio científico formidável. PNNL está enfrentando o desafio de informar as decisões para o futuro.