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Isotopes in soils: modeling transport under climate interactions

Description du projet

Suivre le parcours de l’eau dans un climat en mutation

L’étude des mouvements de l’eau dans le sol révèle comment les précipitations s’infiltrent dans les sols, rechargent les nappes phréatiques et transportent ou retiennent les nutriments et les polluants. Pour ce faire, les scientifiques utilisent les isotopes stables oxygène-18 et hydrogène-2. Cependant, la hausse des températures et les phénomènes météorologiques erratiques faussent ces signaux isotopiques vitaux. Dans les régions froides, l’interaction entre la fonte des neiges, la sublimation et les cycles de gel et de dégel complique la migration des isotopes et brouille les données. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet ISO-SOITIN vise à explorer comment les changements climatiques compromettent la précision de ces traceurs. En associant des données de terrain provenant d’environnements sensibles à des modèles sophistiqués de transport et de fractionnement, l’équipe étudie comment la diversité des sols et les flux d’eau transitoires modifient les signatures isotopiques. Cela est essentiel pour garantir que notre «mémoire» environnementale reste lisible alors que la planète se réchauffe.

Objectif

The stable natural isotopes 18O, 2H are instrumental hydrological tracers, widely used to study historical climate change. We explore the opposite approach and study how climate change, which is expected to increase temperatures and climate variability, affects isotope tracer signal quality. Signal quality refers to the extent that water can be traced to distinct infiltration events. As isotope fractionation processes are strongly governed by ambient temperatures, we hypothesize that the signal quality of isotope tracers infiltrating into soils may increase under climate change. However, competing effects that degrade signal quality occur during transport through the vadose zone, yielding uncertain total effects on signal quality. E.g. water may experience more frequent and substantial reversals in flux direction, causing more mixing and information loss. In heterogeneous soils, horizontal mixing, and the spatially separate transport of isotopes and heat (which affect fractionation rates nonlinearly) may further degrade signals across multiple spatial scales of observation.

Signal alteration by climate change is especially impactful in cold regions: snowfall has different isotope compositions than rainfall, and freeze-thaw and sublimation-deposition fractionation also occur. Thus, we develop models to simulate isotope transport and fractionation in the vadose zone under spatio-temporally heterogeneous fluxes, validated with field data from diverse vulnerable cold regions. We aim to study how complex interactions arising from climate change, transient fluxes, and soil heterogeneity affect signal quality, and identify implications for isotope tracer research under changing climates. If signal degradation is substantial, paradigm shifts to two-way complex interactions between isotope tracer signals and signal quality is necessary: research must consider how signal quality changes, together with how the signal itself changes, both of which are not easily disentangled.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

OULUN YLIOPISTO
Contribution nette de l'UE
€ 226 276,80
Adresse
PENTTI KAITERAN KATU 1
90014 Oulu
Finlande
Région
Manner-Suomi Pohjois- ja Itä-Suomi Pohjois-Pohjanmaa
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)