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domingo, 23 de julio de 2017

MEDIO AMBIENTE : National Science Foundation (NSF) .- Can an ancient ocean shoreline set the stage for a tropical forest of today? .- ¿Puede un antiguo litoral del mar establecer el escenario para un bosque tropical de hoy?

https://www.nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=242383&WT.mc_id=USNSF_1

Researchers at NSF Critical Zone Observatory and Long-Term Ecological Research sites are finding out.
Dawn mist covers NSF's Luquillo Critical Zone Observatory and Long-Term Ecological Research sites.

Dawn mist covers NSF's Luquillo Critical Zone Observatory and Long-Term Ecological Research sites.
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July 11, 2017
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Could an ancient ocean shoreline determine what a tropical forest looks like today? National Science Foundation (NSF)-supported researchers are working to answer that question.
Their study is taking place in the rainforest-covered Luquillo Mountains of eastern Puerto Rico, where two NSF research stations are co-located: the Luquillo Critical Zone Observatory (CZO) and the Luquillo Long-Term Ecological Research (LTER) site.
There geoscientist Jane Willenbring of the Scripps Institution of Oceanography at the University of California, San Diego, and ecologist Maria Uriarte of Columbia University in New York have joined forces to determine how the formation of the Luquillo Mountains and their subsequent weathering resulted in today's Luquillo rainforest ecosystem.
 
Where geology and ecology meet
 
More than 4 million years ago, plate tectonics and the movement of Earth's crust in the Caribbean transformed low-elevation islands into the high Luquillo Mountains.
As the islands rose from the sea, bedrock in these newly-formed mountains was deeply eroded by rivers, especially at lower elevations.
"As a result, the uplands have different soils than those on the slopes lower down," says Uriarte. "There are pronounced changes in erosion rates, soil mineralogy and soil fertility between the upper and lower regions."
The underlying geology determines how fast the soils erode, according to Willenbring. "And erosion sets the tempo for how quickly minerals and nutrients are ferried to the surface," she says. "These minerals and nutrients, in turn, feed the forest above. It's surprising how connected the landscape is. It seems as though the trees understand geomorphology."
 
Life in the critical zone
 
"What lies beneath Earth's surface has a visible influence on ecosystems above," says Richard Yuretich, NSF CZO program director. "For example, geologists often use trees to map underlying bedrock. New relationships between the subsurface and what's above it are emerging from research on what's called the critical zone."
The critical zone is, in essence, where rock meets life. It extends from the top of the tree canopy to the base of weathered bedrock.
The minerals in the soil, the soil's ability to hold and circulate water, and the types of microbes living there all contribute to the viability of a forest's plant and animal communities, Yuretich says. These, in turn, determine how fast the underlying bedrock breaks down and how nutrients are recycled in an ecosystem.
"Geology and biology are inseparable when it comes to regulating Earth's environment," says Yuretich.
Scientist Peter Groffman of the City University of New York agrees. "The idea that 'what goes on below' can influence surface ecosystems' structure, function and response to environmental change has far-reaching scientific implications," stated Groffman at the June 5-6, 2017, NSF CZO principal investigators meeting. Groffman, chair of the LTER Science Council, a group that coordinates research activities in the LTER Network, discussed connections between the LTER and CZO networks.
 
Above -- and below -- Luquillo
 
These links are motivating researchers to ask questions such as how a humid, tropical location like Luquillo could experience a drought; in 2015, Luquillo did just that.
"If I were to tell you that a forest received more than 6 feet of rain in one year, you might be surprised that it was also a time of severe drought," says Louis Kaplan, an NSF LTER program director who participated in a panel discussion at the CZO principal investigators meeting. "For the forests of the Luquillo Mountains, where 11 feet of rain each year is the norm, 2015 was indeed a historic drought."
Long-term research at Luquillo is enabling scientists to consider 2015 in the context of decades of tropical forest studies, Kaplan says, and to conclude that 2015's low rainfall was an outlier.
Researchers at Luquillo also recently discovered that the combined disturbances of hurricanes and human land-use decisions can lead to forests with new compositions of tree species. Beyond drought, hurricanes and human land-use, however, what ultimately drives which tree species make up a forest may be what lies under them.
 
Remote sensing leads to on-the-ground insights
 
Along with scientists Jeffrey Wolf of Columbia University, Gilles Brocard of the University of Sydney in Australia, and Stephen Porder of Brown University, Willenbring and Uriarte published initial results of their underground-to-forest investigations in the journal Remote Sensing.
To unearth the connections between bedrock and trees, the researchers looked to the distant past.
Puerto Rico is an island located near the northern boundary of the Caribbean Plate. "Most of its landmass emerged from the ocean approximately 4.2 million years ago, converting an archipelago of low-elevation islands and surrounding marine platforms into high mountaintops," wrote the scientists in Remote Sensing.
The remains of one such marine platform surround the Luquillo Mountains. The platform encloses what's left of a paleoisland, "El Yunque Island," whose peak today reaches 1,100 meters (3,609 feet). El Yunque is a remnant of an ancient supervolcano named Hato Puerco. The volcano was one of the region's largest and most active volcanoes during the Cretaceous period 145 to 66 million years ago.
 
Fast-forward to the present
 
With LiDAR (Light Detection and Ranging, a method that uses light in the form of a pulsed laser to measure distances), the scientists discovered an abrupt 10-meter (33-foot) decline in forest height across Luquillo's long-ago shoreline, but only where there are rocks formed of hard quartz diorite. There the soils are shallow, and trees have difficulty gaining a foothold and finding nutrients -- so they don't grow as high.
The researchers also found that knickpoints, areas with sharp changes in a river's slope, are where changes in forest composition take place. Nutrients in soils above and below knickpoints, which are partially controlled by the type of bedrock beneath, may be the answer to the different forest heights the scientists observed.
"The finding has led to a new understanding of the role of geology in structuring the forest ecosystem of the Luquillo Mountains," says Uriarte.
Adds Kaplan, "This is the first example of bedrock being linked to tropical forest structure. These results are just the beginning of synergies emerging at the interface of CZO and LTER science."
Field campaign to link ancient shorelines with today's forests
The scientists have launched a field campaign to answer the next question: What factors are contributing to the abrupt changes in Luquillo's forest height? A shift in tree species composition may be one answer.
The researchers are determining whether tree communities living at higher and lower elevations than the ancient shoreline are different, and whether lower-elevation species can migrate upslope, given the low fertility of the higher-elevation soils that lie atop hard quartz diorite.
"That's important because rapid upslope migrations of plant species are happening in tropical mountain ranges as a result of climate change," says Uriarte. When it gets hot at lower elevations, plants and animals start moving to higher, cooler spots.
Adds Willenbring, "If the soils on which tropical mountain forests grow play a strong role in which trees make up those forests, geology adds a layer of complexity in projecting species or entire community migrations to higher elevations in response to warming."
The Luquillo field campaign is centered on remote sensing, and conducted with partners from the U.S. Department of Energy and NASA's Goddard Space Flight Center. The results will lead to the identification of tree species over an entire mountain.
The findings will be important in the management and conservation of forest ecosystems, say Kaplan, Yuretich and other scientists, and to predicting the future of tropical forests in a changing world.
-- Cheryl Dybas, NSF (703) 292-7734
 cdybas@nsf.gov
Water flows along what scientists call a knickpoint: a change in the slope of a river.
Water flows along what scientists call a knickpoint: a change in the slope of a river.
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LiDAR map of Luquillo's Rio Blanco watershed (green), streams (blue), and knickpoints (yellow).
LiDAR map of Luquillo's Rio Blanco watershed (green), streams (blue), and knickpoints (yellow).
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A Luquillo waterfall; such waterfalls are often found at river knickpoints.
A Luquillo waterfall; such waterfalls are often found at river knickpoints.
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Meteorological station on a clear day in the cloud forest of Puerto Rico's Luquillo Mountains.
Meteorological station on a clear day in the cloud forest of Puerto Rico's Luquillo Mountains.
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Scientists at Luquillo have shown that carbon cycling by tropical forests is sensitive to climate.
Scientists at Luquillo have shown that carbon cycling by tropical forests is sensitive to climate.
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Representation of the complex food web in the tropical forest of the Luquillo Mountains.
Representation of the complex food web in the tropical forest of the Luquillo Mountains.
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National Science Foundation (NSF)
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
ayabaca@gmail.com
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ESA : Sentinel-1 captura el nacimiento de un iceberg gigante

http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/Sentinel-1_captura_el_nacimiento_de_un_iceberg_gigante

Ruptura de Larsen C
 
13 julio 2017
Durante los últimos meses, un fragmento de la barrera Larsen C de la Antártida ha ido desgarrándose a medida que una profunda grieta atravesaba el hielo. La misión Sentinel-1 de Copernicus ha sido testigo del desprendimiento un bloque de hielo con un tamaño que duplica al de Luxemburgo, dando lugar a uno de los mayores icebergs jamás conocidos y modificando para siempre el contorno de la península Antártica. 
Aunque la grieta apareció por primera vez hace varios años, parecía mantenerse estable hasta que, en enero de 2016, comenzó a crecer.
Solo en enero de 2017 se extendió 20 km, alcanzando una longitud total de unos 175 km.
Tras algunas semanas de calma, la grieta creció otros 16 km a finales de mayo y continuó a finales de junio.
Además, a medida que la grieta se prolongaba iba desviándose hacia el margen de la barrera, cuando anteriormente había transcurrido en paralelo al mar de Weddell. 
 
Monitorización de la grieta
 
A principios de julio, cuando apenas quedaban unos pocos kilómetros entre el extremo de la grieta y el océano, la suerte de Larsen C ya estaba echada.
Los científicos del Proyecto MIDAS, un consorcio de investigación de la Antártida liderado por la Universidad de Swansea, Reino Unido, han estado empleando imágenes de radar de la misión Sentinel-1 de Copernicus para observar de cerca los cambios en la situación.
Como la Antártida se acerca hacia los meses de oscuridad invernal, las imágenes por radar resultan indispensables, dado que los radares pueden suministrar imágenes de los lugares más recónditos independientemente de la luminosidad y de las condiciones meteorológicas.
Como explica Adrian Luckman, responsable de MIDAS: “Los últimos avances en sistemas satelitales como Sentinel-1 han ampliado enormemente nuestra capacidad de monitorizar acontecimientos como este”. 
 
Profundidad de la grieta

Noel Gourmelen, de la Universidad de Edimburgo, añade: “Al utilizar la información de la misión CryoSat de la ESA, que incluye un altímetro radar para medir la altura de la superficie y el grosor del hielo, detectamos que la grieta tenía una profundidad de varias decenas de metros”.
Como era de prever, una sección de Larsen C de unos 6.000 km2 acabó por desprenderse, como sucede en el ciclo natural que da lugar a los icebergs. Este coloso de hielo pesa más de un billón de toneladas y contiene aproximadamente la misma cantidad de agua que el lago Ontario, en América del Norte.
“Llevábamos meses esperándolo, pero la rapidez con que ha terminado por avanzar la grieta no ha dejado de sorprendernos. Seguiremos monitorizando el impacto de este parto en la propia barrera de hielo Larsen C y en el devenir del iceberg”, indica el profesor Luckman.
El progreso del iceberg es difícil de predecir. Podría mantenerse en la zona durante décadas, pero si se fragmentase, algunas secciones podrían vagar hacia las aguas más cálidas del norte. Como la propia barrera de hielo ya está flotando, este iceberg gigante no afecta al nivel del mar. 
 
Grieta en el hielo vista por Sentinel-2A
 
Con el parto de este iceberg, se ha desprendido alrededor del 10 % del área de la barrera de hielo.
La pérdida de un fragmento de tal envergadura resulta de interés, ya que las plataformas de hielo a lo largo de la península desempeñan un papel importante de sujeción de los glaciares que discurren hacia el mar, ralentizando su flujo.
Sucesos similares ocurridos más al norte, en las barreras Larsen A y B, y capturados por los satélites ERS y Envisat de la ESA, muestran que cuando se pierde una parte importante de una barrera de hielo, se acelera el flujo de los glaciares situados por detrás, lo que contribuye a la subida del nivel del mar.
Gracias al programa europeo de vigilancia medioambiental Copernicus, los satélites Sentinel nos ofrecen información esencial sobre lo que sucede en nuestro planeta. Esto resulta crucial para monitorizar regiones inaccesibles por su lejanía, como los polos.
Mark Drinkwater, de la ESA, concluye: “La combinación de los satélites Sentinel con misiones de investigación como CryoSat resulta esencial para vigilar los cambios en el volumen de hielo debidos al calentamiento climático”.
“En particular, los datos que recibimos durante todo el año de las herramientas de microondas de estos satélites nos ofrecen información crítica para comprender los mecanismos de fractura de la barrera de hielo y los cambios en la integridad dinámica de las plataformas de hielo de la Antártida”.

Artículos relacionados

 
 
ESA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui

ESA : LISA Pathfinder abre el camino a la búsqueda de ondas gravitacionales

http://www.esa.int/esl/ESA_in_your_country/Spain/LISA_Pathfinder_abre_el_camino_a_la_busqueda_de_ondas_gravitacionales
http://www.esa.int/esasearch?q=LISA&r=informaciones_locales_espana
Freely floating in space
 
13 julio 2017
Hay otras maneras de explorar el Universo más allá de lo que pueden ver nuestros ojos, o lo que pueden detectar los observatorios que operan en el espacio. Los científicos saben que las ondas gravitacionales tienen la llave de algunos de los enigmas del Cosmos, pero hasta ahora, no han podido saltar del plano teórico al práctico.
Las ondas gravitacionales son una predicción de la teoría de la relatividad general de Einstein, creadas por objetos masivos al ser acelerados, oscilados o perturbados de manera violenta. Los científicos llevan décadas intentando demostrar su existencia más allá del campo teórico, y aunque ha habido avances en observatorios en tierra como LIGO, la única manera de detectarlas de verdad es en el espacio. 
Precisamente para esta tarea se concibió la misión LISA, para poder constatar que la misión podía llevarse a cabo, era necesario desarrollar una misión previa que lo demostrara, lo que dio lugar a LISA Pathfinder, un interferómetro que debía ser capaz de registrar las más mínimas perturbaciones en el tejido espacio temporal y cuyas operaciones acaban de finalizar. 
Ha resultado todo un éxito. “El objetivo de Pathfinder era que la gente no creía que pudiéramos construir LISA; la tarea era tan difícil, que debíamos construir primero esta pequeña prueba”, afirma Paul McNamara, científico de proyecto de LPF. Pathfinder no necesitaba ser tan sensible como LISA, pero su rendimiento deparó alguna que otra sorpresa, como reconoce McNamara: “la primera vez que lo encendimos para comprobar su funcionamiento, habíamos cumplido todos los requisitos. Y eso, para mí, fue impresionante”.

¿Qué ha conseguido LISA Pathfinder (LPF)?

LPF es una misión de demostración de tecnología y su objetivo era confirmar que la idea base de LISA (el uso de un interferómetro láser) podía llevarse a cabo. Damien Texier, jefe de operaciones de la misión, explica que “el principal objetivo de LPF era situar un cuerpo en caída libre de tal manera, que cualquier fuerza externa  se reduzca a niveles menores de los esperados por el paso de una onda gravitacional. El efecto de una onda gravitacional fuerte altera un metro de espacio  en unos 10-21 metros, y los satélites de LISA estarán separados por 109 metros, por lo que una distorsión de una onda gravitacional para LISA es del orden de 10-12, un picómetro”. 
Pero Pathfinder sólo debía demostrar que la tecnología necesaria para su detección era posible, así que se relajaron sus requerimientos en un factor de 10 en aceleración, y también se redujo su duración en comparación con la que tendrá LISA (seis meses de LPF por los cinco a diez años de la misión principal). Las expectativas de sus responsables no contaban con ir más allá de esos objetivos, pero se superaron con rapidez. “Unos cuantos elementos del sistema no podían ser probados en tierra antes del lanzamiento (la caída libre de las masas de prueba), así que nos sorprendimos cuando descubrimos, muy al principio de la misión, en febrero de 2016, que los requerimientos de LPF ya habían sido alcanzados, sin que tuviéramos que afinar el sistema”, explica Texier, que añade que “nos pasamos la misión nominal de seis meses y su extensión por ocho meses adicionales mejorando eso e intentando alcanzar los requerimientos de LISA, que también logramos cumplir”. 
Paul McNamara resume el rendimiento de Pathfinder en que “nos comparamos con lo que necesitamos para la misión principal, para LISA. Ahora estamos un factor o dos mejor en todos los aspectos y, en altas frecuencias, mejoramos en un factor de 30, más o menos. Toda la empresa se ha completado de manera brillante”.
 

El siguiente paso

LPF ha cumplido, por tanto, su objetivo principal, que era demostrar que LISA es tecnológicamente viable. Para Damien Texier es un gran avance haber probado que “uno, la sensibilidad necesaria para LISA puede lograrse con interferometría láser, y dos, en Europa tenemos la tecnología para construir el satélite, así que no tenemos por qué esperar. De hecho, la misión LISA ha sido seleccionada por la ESA en junio y, aunque el lanzamiento está previsto actualmente para 2034, es estupendo ver que se ha tomado esta decisión antes de lo anticipado”. 
LISA entra dentro de las misiones de clase L de la agencia, incluidas dentro del programa Cosmic Vision 2015-2025. Las otras dos seleccionadas para ese periodo son JUICE, que estudiará el sistema de Júpiter, y Athena, un telescopio de rayos X. La detección de ondas gravitacionales puede ser de los objetivos más complicados de las tres y además, en el aspecto científico, LISA Pathfinder no ha podido adelantar ningún resultado. 
“No había ciencia posible sobre las ondas gravitacionales con LPF porque la distancia entre las dos masas de prueba era demasiado pequeña, sólo 38 centímetros, y el efecto de las ondas gravitacionales tendría que ser mil millones de veces más grande”, señala Texier. Sin embargo, sí que se utilizó la misión para realizar un experimento sobre la medida de la constante gravitacional de Newton, la Gran G. Texier que se realizó al final de las operaciones científicas, “pero el procesado de los datos y su análisis llevará un tiempo, porque LPF estaba siendo operado en modo no estándar. Esta medida de la Gran G no mejorará la precisión de la constante gravitacional, pero es útil de todas maneras porque es un modo diferente de calcularla”. 
El éxito de LISA Pathfinder no sólo abre el camino para el desarrollo de LISA, sino que empieza a poner al alcance de los científicos, un lado del Universo que, hasta ahora, permanecía en el terreno de lo hipotético.
ESA
Guillermo Gonzalo Sánchez Achutegui
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