Os pesquisadores e colaboradores da UD estão explorando como os efeitos das mudanças climáticas nos solos afetarão as operações militares, como o movimento de tropas ou a integridade de edifícios e estradas em bases militares costeiras. Crédito:Jeffrey C. Chase
Nós caminhamos sobre ele, passe por cima e construa sobre ele.
Ainda, provavelmente é seguro dizer, a maioria de nós raramente pensa sobre o solo sob nossos pés.
Debaixo da grama, concreto, asfalto e outros materiais em nosso ambiente construído, Contudo, o solo fornece estrutura e estabilidade para o que está acima.
Os militares dos Estados Unidos querem entender o papel que o clima impacta, como inundações, tempestade ou aumento do nível do mar, terá solos em suas bases e instalações militares costeiras, que são essenciais para a segurança nacional.
As condições do solo podem afetar a integridade do solo que sustenta os edifícios, estradas, pontes e muito mais. Por exemplo, se o pH de um solo aumentasse significativamente, devido ao aumento de íons contendo teor de sal, como sódio da tempestade, pode criar condições salinas que podem prejudicar a capacidade do solo de suportar essa infraestrutura necessária.
A compreensão dessas ameaças permitirá um roteamento e capacidade de manobra mais rápidos e precisos para as forças dos EUA.
O Instituto Ambiental de Delaware (DENIN) está colaborando com o Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Engenheiros (ERDC) do Corpo de Engenheiros do Exército dos EUA e da Louisiana State University para entender como as instalações militares vulneráveis ao longo da costa podem ser afetadas por mudanças no solo devido ao aumento do nível do mar e Inundações costeiras.
DENIN recebeu US $ 3,79 milhões em financiamento de primeiro e segundo anos do Departamento de Defesa dos EUA para iniciar este trabalho, e é elegível para um adicional de $ 3,82 milhões em financiamento contínuo nos dois anos seguintes. Liderado pelo Diretor do DENIN, Don Sparks, Cátedra Unidel S. Hallock du Pont de Química do Solo e Meio Ambiente no Departamento de Ciências do Solo e de Plantas da UD, o esforço UD inclui colaboração interdisciplinar com Yan Jin, Edward F. e Elizabeth Goodman Rosenberg, Professor de Ciências de Plantas e Solo, e Chris Meehan, professor do Departamento de Engenharia Civil e Ambiental e diretor do Delaware Center for Transportation.
Em particular, Sparks disse, falta informação sobre o que acontecerá quando os solos atualmente não salinos se tornarem salgados repentinamente. É uma questão importante, como um relatório de 2011 da National Academy of Sciences estima que um aumento de 3 pés no nível do mar impactaria 128 instalações do DOD dos EUA situadas na costa ou perto dela.
“Tem havido muito trabalho em solos que já são salgados no oeste, em áreas como o Arizona, partes da Califórnia e de Utah. Menos se sabe sobre os solos que ainda não são salinos e o que acontecerá se eles forem expostos a inundações contínuas ou repetidas da água do mar, "disse Sparks." Uma das coisas que queremos fazer neste projeto é coletar muitos dados sobre os solos costeiros, incluindo aqueles em instalações militares dos EUA, por meio do monitoramento intensivo de parâmetros-chave em locais de campo selecionados. "
Com base nesses dados, os pesquisadores coletarão amostras de solo dos locais e as sujeitarão a diferentes regimes de inundação e salinidade em laboratório para obter uma compreensão mais detalhada dos mecanismos que afetam fisicamente os solos, quimicamente e biologicamente.
Esses dados permitirão ao DOD, em particular o ERDC, para construir ferramentas geoespaciais e de modelagem sofisticadas para entender o que esperar em vários cenários e condições.
Por exemplo, se ocorrerem mudanças no solo sob as estradas ou pistas das bases da Força Aérea dos EUA, como isso afeta a mobilidade dos soldados e equipamentos de tanques para caminhões, ou acesso a materiais que entram e saem rotineiramente de uma base militar? A informação pode ser útil para tomadores de decisão não militares, também, na academia, governo, setores empresariais e sem fins lucrativos.
Em algumas áreas do Texas e no oeste, solos com altos níveis de sódio aumentam de tamanho quando ficam molhados e, subsequentemente, encolhem quando ficam secos. Se você já pisou com cuidado em uma calçada irregular, você pode ter testemunhado essa mudança de solo em primeira mão.
"Você pode imaginar os efeitos que isso teria em coisas como fundações de edifícios, " ele disse.
Os pesquisadores usarão muitos instrumentos em três locais de pesquisa ao longo da Costa Leste e da Costa do Golfo para monitoramento contínuo nos próximos anos. Dois dos centros de estudo de longo prazo estarão localizados em Delaware e Louisiana, uma vez que ambos são estados costeiros. É provável que um terceiro local esteja situado em uma importante instalação militar do Atlântico ou da Costa do Golfo que sofreu uma série de inundações nos últimos anos devido a furacões.
A equipe UD irá coletar amostras de solo e água e dados após diferentes inundações ou eventos climáticos extremos para ajudá-los a entender o que está acontecendo no nível de campo, a fim de reproduzir essas condições em experimentos de laboratório.
As faíscas se concentrarão na compreensão das mudanças na química do solo que ocorrem sob diferentes níveis de salinidade e como as condições de oxigênio variam de óxidas (ricas em oxigênio) a anóxicas (severamente depletadas de oxigênio). As medições de campo permitirão à equipe do Sparks estabelecer um microcosmo em laboratório para explorar como o cálcio elementar, as mudanças na ciclagem do sódio e do carbono ocorrem tanto na solução quanto nos sólidos do solo em resposta a uma gama de condições óxicas e anóxicas e pH. Esses dados serão úteis para ajudar a avaliar os impactos nas propriedades do solo sob diferentes regimes de inundação e salinidade, que poderia impactar a infraestrutura militar.
Enquanto isso, Jin, um físico do solo, examinará os efeitos dessas mudanças nas propriedades e processos físicos e hidrológicos do solo. Isso pode incluir o estudo de como o encolhimento ou inchaço do solo ocorre em resposta ao aumento de sódio ou cálcio, e se isso muda a forma como a água é retida, como a água flui ou é transportada através do solo, tudo isso pode impactar a função ecológica do solo e as operações militares.
O engenheiro civil Chris Meehan usará esses dados para entender melhor como o comportamento físico e mecânico do solo muda em resposta ao aumento do nível do mar e à intrusão de água salgada no solo. As áreas de enfoque incluirão mudanças na resistência e compressibilidade do solo ou mudanças na forma como a água flui para dentro e através dos solos. Essas propriedades são de particular importância porque têm um forte efeito nas estruturas projetadas que são construídas na parte superior do solo, como pavimentos, edifícios ou pontes. Para locais contaminados ambientalmente, eles também podem afetar o comportamento e o movimento de contaminantes no subsolo.
Estudantes de graduação e pós-graduação da UD e pesquisadores de pós-doutorado terão um papel ativo no trabalho, ganhando experiência de campo e laboratório, projetar experimentos e interagir com colegas de instituições parceiras com diferentes áreas de especialização.
A Louisiana State University oferece experiência complementar em modelagem e compreensão dos impactos das enchentes nos ecossistemas. Especificamente, Os pesquisadores da LSU estão interessados em como a forma da terra, conhecido como geomorfologia, será alterado em configurações militares costeiras.
Sparks compartilha sua preocupação. Áreas limítrofes, como pântanos que separam o litoral das áreas do interior, onde as mudanças topográficas são muito importantes. Inundação frequente ou sustentada de água salgada, por exemplo, pode alterar a capacidade do ecossistema de suportar a vegetação, abrindo a porta para outras mudanças mais para o interior.
Embora as pessoas nem sempre relacionem esses impactos climáticos à segurança nacional, Sparks disse que esses problemas estão relacionados. Os dados coletados formarão uma imagem mais clara do que está por vir, permitindo que as Forças Armadas dos EUA planejem com antecedência onde quer que haja instalações militares ou movimento de soldados.
Como um estado costeiro, Delaware é suscetível aos impactos climáticos em estudo, incluindo aumento do nível do mar e inundações. Adicionalmente, Delaware é o lar de uma importante instalação militar - a Base da Força Aérea de Dover. Esses fatores tornam Delaware um lugar ideal para fazer esse tipo de pergunta. A experiência da UD em ciência do solo, recursos hídricos e outras pesquisas ambientais, e excelentes instalações principais, como os do Laboratório Interdisciplinar de Ciência e Engenharia de Patrick T. Harker, tornam os pesquisadores UD e DENIN especialmente adequados para respondê-las.
"Em Delaware, não temos apenas inundações, mas também subsidência, ou afundamento de terra, também. Isso é importante onde você tem instalações, "disse Sparks." Isso causará mais mudanças em todo o relevo, o que pode afetar as operações militares? Estas são algumas das perguntas que esperamos responder. "