नासा के शोधकर्ताओं ने तटीय आर्द्रभूमि, कार्बन कैप्चर के चैंपियन का अध्ययन किया

फ्लोरिडा के एवरग्लेड्स नेशनल पार्क के पैर में फ्लेमिंगो विजिटर सेंटर से सड़क के पार, एक बार एक संपन्न मैंग्रोव आबादी थी – पश्चिमी गोलार्ध में मैंग्रोव के सबसे बड़े स्टैंड का हिस्सा। अब, पेड़ों के कंकाल के अवशेष एवरग्लैड्स के सबसे बड़े भूत जंगलों में से एक हैं।

जब तूफान इरमा ने सितंबर 2017 में श्रेणी 4 के तूफान के रूप में लैंडफॉल बनाया, तो हिंसक हवाओं ने तट पर पहुंच गया और एक तूफान पूरे तट पर बह गया, जिससे मैंग्रोव जंगल के बड़े स्वाथों को कम कर दिया। सात साल बाद, यहां के अधिकांश मैंग्रोव ने कोई नई वृद्धि नहीं देखी है। “इस बिंदु पर, मुझे संदेह है कि वे ठीक हो जाएंगे,” डेविड लैगोमासिनो ने कहा, पूर्वी कैरोलिना विश्वविद्यालय में तटीय अध्ययन के एक प्रोफेसर।

लैगोमासिनो नासा के ब्लूफ्लक्स अभियान के हिस्से के रूप में फील्डवर्क का संचालन करने वाले एवरग्लेड्स में था, एक तीन साल की परियोजना का उद्देश्य यह है कि उप-उष्णकटिबंधीय आर्द्रभूमि कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) और मीथेन के वायुमंडलीय स्तरों को कैसे प्रभावित करती है। दोनों गैसें सौर विकिरण को अवशोषित करती हैं और पृथ्वी के वायुमंडल पर गर्म प्रभाव डालती हैं।

इस अभियान का नेतृत्व मैरीलैंड के ग्रीनबेल्ट में नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के एक शोधकर्ता बेन पॉल्टर ने किया है, जो मानव गतिविधि और जलवायु परिवर्तन के तरीके का अध्ययन करते हैं, जो कार्बन चक्र को प्रभावित करते हैं। जैसा कि वेटलैंड वनस्पति बढ़ते तापमान, बढ़ते समुद्र के स्तर और गंभीर मौसम का जवाब देती है, पॉल्टर की टीम यह निर्धारित करने की कोशिश कर रही है कि कार्बन डाइऑक्साइड वेटलैंड वनस्पति वायुमंडल से कितना हटाता है और यह कितना मीथेन पैदा करता है। अंततः यह शोध वैज्ञानिकों को दुनिया भर के तटीय क्षेत्रों में ग्रीनहाउस गैस सांद्रता का अनुमान लगाने और निगरानी करने के लिए मॉडल विकसित करने में मदद करेगा।

हालांकि तटीय वेटलैंड्स ग्रह के भूमि-सतह क्षेत्र के 2% से कम के लिए खाते हैं, वे वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड की एक महत्वपूर्ण मात्रा को हटाते हैं। फ्लोरिडा के तटीय वेटलैंड्स अकेले प्रत्येक वर्ष अनुमानित 31.8 मिलियन मीट्रिक टन को हटा देते हैं। एक वाणिज्यिक विमान को कार्बन डाइऑक्साइड की समान मात्रा का उत्पादन करने के लिए ग्लोब को 26,000 से अधिक बार सर्कल करना होगा। तटीय वेटलैंड्स भी समुद्री तलछट में कार्बन को स्टोर करते हैं, इसे भूमिगत रखते हुए – और वातावरण से बाहर – हजारों वर्षों से। महासागरों और आर्द्रभूमि की यह कार्बन भंडारण क्षमता इतनी मजबूत है कि इसका अपना नाम है: ब्लू कार्बन।

“हम उस संग्रहीत कार्बन को खोने के बारे में चिंतित हैं,” पॉल्टर ने कहा। “लेकिन ब्लू कार्बन भी जलवायु शमन के लिए जबरदस्त अवसर प्रदान करता है यदि संरक्षण और बहाली विज्ञान द्वारा ठीक से समर्थित हैं।”

लैगोमासिनो द्वारा एकत्र किए गए एक-मीटर के कोर नमूनों का उपयोग मैंग्रोव जंगलों में नीले कार्बन विकास की ऐतिहासिक दरों की पहचान करने के लिए और कार्बन भंडारण की दर विशिष्ट पर्यावरणीय दबावों पर प्रतिक्रिया करने के लिए किया जाएगा, जैसे कि समुद्र के स्तर में वृद्धि या उष्णकटिबंधीय चक्रवातों की बढ़ती आवृत्ति।

अंतरिक्ष-आधारित फ्लक्स डेटा के शुरुआती निष्कर्षों की पुष्टि है कि, कार्बन डाइऑक्साइड के सिंक के रूप में कार्य करने के अलावा, उष्णकटिबंधीय वेटलैंड्स मीथेन का एक महत्वपूर्ण स्रोत हैं-एक ग्रीनहाउस गैस जो कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में लगभग 80 गुना अधिक कुशलता से गर्म करती है। वास्तव में, शोधकर्ताओं का अनुमान है कि फ्लोरिडा का संपूर्ण वेटलैंड एक्सपेंसे लगभग 5%तक वेटलैंड कार्बन हटाने के लाभों को ऑफसेट करने के लिए पर्याप्त मीथेन का उत्पादन करता है।

अपने सबसे हालिया फील्डवर्क परिनियोजन के दौरान, लागोमासिनो ने एक शोध स्थल से अगले तक टैक्सी के लिए एक छोटी सी स्किफ़ का उपयोग किया; एवरग्लैड्स के कई हिस्से पैदल ही अप्राप्य हैं। प्रत्येक साइट पर, उन्होंने एक व्यापक, काला मामला खोला और एक धातु पीट बरमा को हटा दिया, जो एक विशाल पत्र सलामी बल्लेबाज जैसा दिखता है। उपकरण को नरम मिट्टी से कोर नमूनों को निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। एवरग्लेड्स पीट-जो लगभग पूरी तरह से कार्बन-समृद्ध, आंशिक रूप से विघटित जड़ें, उपजी और मैंग्रोव के पत्तों से बना है-एक आदर्श अध्ययन विषय प्रदान करता है।

लैगोमासिनो ने मिट्टी में बरमा को डुबो दिया, अपने शरीर के वजन का उपयोग करके साधन को जमीन में धकेल दिया। एक बार नमूना सुरक्षित हो जाने के बाद, उन्होंने पृथ्वी से उपकरण को मुक्त कर दिया, जिससे मिट्टी का आधा सिलेंडर पेश किया गया। प्रत्येक नमूने को सील कर दिया गया और वापस लैब में भेज दिया गया – जहां वे क्षैतिज रूप से फ्लैट डिस्क में कटा हुआ हैं और उनकी उम्र और कार्बन सामग्री के लिए विश्लेषण किया गया है।

एवरग्लेड्स पीट जल्दी से बनता है। फ्लोरिडा के मैंग्रोव जंगलों में, चारों ओर 2 से 10 मिलीमीटर हर साल जंगल के फर्श में मिट्टी को जोड़ा जाता है, समय के साथ रेत की तरह एक घंटे का चश्मा भरता है। एक बर्फ कोर की तरह, तलछट कोर पृथ्वी के अतीत में एक खिड़की प्रदान करते हैं। कोर जितना गहरा होगा, पिछले एक में आगे देख सकते हैं। मिट्टी की सामग्री को बारीकी से देखकर, शोधकर्ता उस समय से जलवायु स्थितियों के बारे में जानकारी को उजागर कर सकते हैं जब से मिट्टी का गठन होता है।

एवरग्लैड्स के कुछ हिस्सों में, मिट्टी की जमा राशि तक की गहराई तक पहुंच सकती है 3 मीटर (10 फीट), जहां एक मीटर पीट संचय के करीब 100 साल के करीब का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं, लागोमासिनो ने कहा। अमेज़ॅन रेनफॉरेस्ट में गहरी, तुलनात्मक रूप से, एक समान आकार, एक-मीटर जमा को विकसित होने में 1,000 से अधिक वर्षों का समय लग सकता है। यह बहाली के प्रयासों के संदर्भ में महत्वपूर्ण है: तटीय आर्द्रभूमि में, पीट के नुकसान को अन्य वन प्रकारों में होने की तुलना में 10 गुना तेजी से बहाल किया जा सकता है।

नासा के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में बायोस्फेरिक साइंसेज लेबोरेटरी के एक शोध वैज्ञानिक लोला फेटोयिनबो ने कहा, “स्वस्थ मैंग्रोव और अपमानित लोगों के बीच फ्लक्स में भी महत्वपूर्ण अंतर हैं।” उन क्षेत्रों में जहां मैंग्रोव जंगल पीड़ित हैं, उदाहरण के लिए, एक प्रमुख तूफान के बाद, “आप वातावरण में अधिक ग्रीनहाउस गैसों के साथ समाप्त होते हैं,” उसने कहा। जैसा कि वेटलैंड पारिस्थितिकी प्राकृतिक और मानवीय दबावों को तेज करने के लिए प्रतिक्रिया करती है, डेटा उत्पाद शोधकर्ताओं को वैश्विक कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन स्तरों पर पारिस्थितिक परिवर्तनों के प्रभाव की सटीक निगरानी में मदद करेगा।

वेटलैंड मीथेन: एक स्वाभाविक रूप से होने वाली लेकिन शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस

मीथेन स्वाभाविक रूप से रोगाणुओं द्वारा निर्मित होता है जो आर्द्रभूमि मिट्टी में रहते हैं। लेकिन जैसे-जैसे वेटलैंड की स्थिति बदलती है, मीथेन-उत्पादक रोगाणुओं की वृद्धि दर बढ़ सकती है, जिससे गैस को विलक्षण दरों पर वायुमंडल में छोड़ दिया जा सकता है।

चूंकि मीथेन कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में काफी अधिक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है, इसलिए 25 साल की अवधि में 84 गुना अधिक गर्म करने की क्षमता रखने से, मीथेन उत्सर्जन कुछ लाभकारी सेवाओं को कमजोर करता है जो नीले कार्बन पारिस्थितिक तंत्र वायुमंडलीय कार्बन डाइऑक्साइड के लिए प्राकृतिक सिंक के रूप में प्रदान करते हैं।

जबकि लैगोमासिनो ने ग्रीनहाउस गैसों के दीर्घकालिक भंडारण को समझने के लिए मिट्टी का अध्ययन किया, नासा के बायोस्फेरिक साइंसेज लैब में एक शोध वैज्ञानिक लोला फेटोयिनबो, और येल यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ द एनवायरनमेंट के एक पारिस्थितिकीविज्ञानी पीटर रेमंड ने उस दर को मापा, जिस पर इन गैसों को वेटलैंड वनस्पति और मट्ठे के बीच आदान-प्रदान किया जाता है। इस मीट्रिक को गैसीय प्रवाह के रूप में जाना जाता है।

वैज्ञानिकों ने बड़े करीने से उन बिंदुओं का पालन करने के लिए डिज़ाइन किए गए कक्षों का उपयोग करके फ्लक्स को मापा, जहां गैस विनिमय की महत्वपूर्ण दरें होती हैं। वे बॉक्स जैसे कक्षों को ऊपर-जमीन जड़ों और शाखाओं के लिए सुरक्षित करते हैं, जबकि गुंबददार कक्ष जंगल के फर्श से बचने वाली गैस को मापते हैं। प्रत्येक कक्ष में फंसी गैसों की एकाग्रता को समय के साथ मापा जाता है।

सामान्य तौर पर, जैसा कि वेटलैंड पारिस्थितिकी के स्वास्थ्य में गिरावट आती है, कम कार्बन डाइऑक्साइड को हटा दिया जाता है, और अधिक मीथेन जारी किया जाता है। लेकिन वेटलैंड स्वास्थ्य और गैसीय प्रवाह के बीच संबंधों की सटीक प्रकृति को अच्छी तरह से समझा नहीं गया है। उदाहरण के लिए, भूत के जंगलों में फ्लक्स कैसा दिखता है? और चंदवा कवरेज या प्रजातियों के वितरण जैसे चर में अधिक सूक्ष्म परिवर्तन कार्बन डाइऑक्साइड अनुक्रम या मीथेन उत्पादन के स्तर को कैसे प्रभावित करते हैं?

“हम विशेष रूप से मीथेन भाग में रुचि रखते हैं,” फेटोयिनबो ने कहा। “यह कम से कम समझा जाता है, और इसमें से बहुत अधिक है जितना हमने पहले सोचा था।”

ब्लूफ्लक्स फील्डवर्क के दौरान एकत्र किए गए आंकड़ों के आधार पर, “हम पा रहे हैं कि तटीय वेटलैंड्स बड़े पैमाने पर कार्बन डाइऑक्साइड को हटाते हैं और मीथेन की पर्याप्त मात्रा का उत्पादन करते हैं,” पॉल्टर ने कहा। “लेकिन कुल मिलाकर, ये पारिस्थितिक तंत्र एक शुद्ध जलवायु लाभ प्रदान करते हैं, जिससे वे उत्पादन की तुलना में अधिक ग्रीनहाउस गैसों को हटाते हैं।” यह बदल सकता है क्योंकि फ्लोरिडा के वेटलैंड्स निरंतर जलवायु गड़बड़ी का जवाब देते हैं।

दक्षिण फ्लोरिडा की पारिस्थितिकी का भविष्य

फ्लोरिडा के वेटलैंड्स लगभग 5,000 साल पुराने हैं। लेकिन पिछली सदी में, राज्य के आधे से अधिक मूल वेटलैंड कवरेज को खो दिया गया है क्योंकि वनस्पति को साफ कर दिया गया था और बढ़ती आबादी को समायोजित करने के लिए पानी निकाला गया था। एवरग्लैड्स सिस्टम में अब 65% कम पीट और 77% कम संग्रहीत कार्बन है, जो जल निकासी से पहले किया गया था। पारिस्थितिकी तंत्र का भविष्य – जो न केवल वायुमंडलीय कार्बन के लिए एक महत्वपूर्ण जलाशय है, बल्कि 7 मिलियन से अधिक फ्लोरिडियन के लिए पीने के पानी का एक स्रोत है और वनस्पतियों और जीवों का एक घर पृथ्वी पर कहीं और पाया गया है – अनिश्चित है।

दक्षिण फ्लोरिडा की पारिस्थितिकी को समझने और बहाल करने के लिए अपने करियर को समर्पित करने वाले वैज्ञानिक आशान्वित हैं। “प्रकृति और लोग सह -अस्तित्व कर सकते हैं,” मीनाक्षी चबा ने कहा, एक पारिस्थितिकीविद् और लचीलापन वैज्ञानिक एवरग्लेड्स फाउंडेशन फ्लोरिडा के मियामी-डैड काउंटी में। “लेकिन हमें उस लक्ष्य तक पहुंचने के लिए अच्छे विज्ञान और अच्छे प्रबंधन की आवश्यकता है।”

नासा के ब्लूफ्लक्स अभियान के लिए अगला कदम एक उपग्रह-आधारित डेटा उत्पाद का विकास है जो क्षेत्रीय हितधारकों को वास्तविक समय में मूल्यांकन करने में मदद कर सकता है कि कैसे फ्लोरिडा के वेटलैंड्स राज्य के सबसे कीमती प्राकृतिक संसाधनों में से एक की रक्षा के लिए डिज़ाइन किए गए बहाली के प्रयासों का जवाब दे रहे हैं-और उन सभी जो इस पर निर्भर हैं।

द्वारा नाथन मार्डर

नासा का गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर, ग्रीनबेल्ट, मैरीलैंड