הגשם הראשון פולט גזי חממה במהירות שיא: תגלית מפתיעה באוניברסיטת בן גוריון

רגע הגעת הגשם הראשון אחרי תקופת בצורת ארוכה הוא תמיד רגע קסום - הריח הייחודי של האדמה הרטובה, ההקלה מהחום ותחושת ההתחדשות. אבל מחקר חדשני שנערך באוניברסיטת בן גוריון בנגב חושף שמאחורי היופי הזה מתרחש תהליך מדעי דרמטי: בתוך דקות ספורות מרגע הרטבת הקרקע, נפלטות כמויות עצומות של גזי חממה לאטמוספירה.

המחקר, שפורסם בכתב העת המדעי הבינלאומיScientific Reports, מגלה שהתהליכים הכימיים הלא-ביולוגיים הם הגורם העיקרי לפליטות המיידיות האלו - תגלית שמערערת על התפישות המקובלות במדע האקלים ויכולה להיות בעלת השפעות רחבות על הבנתנו את שינויי האקלים.

5 דקות ששוות לחודשים שלמים של זיהום

החוקרים ד״ר אייזק יגלה וד״ר איליה גלפנד מאוניברסיטת בן גוריון חקרו תופעה שהוכרה כבר לפני עשרות שנים אך מנגנוניה נותרו מסתוריים. כאשר הגשם הראשון יורד על קרקע יבשה, נוצרת ״התפרצות״ מיידית של גזי חממה - פחמן דו-חמצני (CO2, הגז שנפלט ממכוניות), תחמוצת חנקן (N2O, גז חממה שחזק פי 300 מפחמן דו-חמצני), ותחמוצת החנקן (NO, זיהום אוויר הידוע ממרכזים עירוניים). התופעה מתרחשת בתוך חמש דקות בלבד מרגע הרטבה, כאשר הפליטות יכולות לזנק עד פי 123 מהרמות הרגילות!

למחקר, שנערך באתרי מחקר בחוף הים המלח המערבי, משמעות עצומה: באזורים יבשים ברחבי העולם, ״התפרצויות״ הגזים הללו תורמות מעל 20% מכלל הפליטות השנתיות של פחמן דו-חמצני ובין 20% ל-55% מפליטות תחמוצות החנקן השנתיות. במילים אחרות: מספר דקות של גשם יכולות לשחרר כמויות גזי חממה השוות לחודשים שלמים של פליטות רגילות.

השוואה בין קרקעות חיות ומעוקרות

עד כה, המדענים הניחו שהתופעה נובעת מתהליכים ביולוגיים - כלומר מהתעוררות מהירה של חיידקים ומיקרואורגניזמים בקרקע שהיו במצב רדום במהלך הבצורת. החוקרים בבן גוריון החליטו לבחון הנחה זו באמצעות גישה מדעית יצירתית: הם השוו בין דגימות קרקע ״חיות״ לדגימות שעברו עיקור באמצעות קרינת גמא (קרינה חזקה שהורגת את כל החיידקים והמיקרואורגניזמים) במתקני המחקר הגרעיני בשורק.

התוצאות היו מפתיעות: הקרקעות המעוקרות פלטו כמויות דומות ואף גבוהות יותר של גזי חממה מאשר הקרקעות החיות. באופן ספציפי, הקרקעות המעוקרות פלטו עד פי חמישה יותר תחמוצת חנקן ופי 13 יותר תחמוצת החנקן. כאשר התוצאות נותחו בהתאם לריכוז החומרים הכימיים בקרקע, ההבדלים בין הקרקעות החיות והמעוקרות נעלמו כמעט לחלוטין.

התגובות הכימיות מאחורי התופעה

המחקר מגלה שהתהליכים הכימיים הלא-ביולוגיים הם הגורם העיקרי לפליטות המיידיות. במהלך תקופות הבצורת מצטברות בקרקע תרכובות כימיות יציבות כמו קרבונטים (מינרלים הנפוצים בקרקעות מדבריות) וחומרים המכילים חנקן. כאשר המים מגיעים, הם יוצרים תגובות כימיות מהירות שמשחררות גזים לאטמוספירה.

לדוגמה, קרבונטים המצויים בקרקע גיר יכולים להגיב עם חומצות מהמים או מהחומר האורגני ולייצר עד 95% מפליטות הפחמן דו-חמצני המיידיות. באופן דומה, חומרים המכילים חנקן שהצטברו בקרקע מתפרקים בתגובות כימיות מורכבות הכוללות מתכות וחומרים אורגניים ומשחררים את תחמוצות החנקן.

ממצאים מאתרי המחקר ליד הים המלח

החוקרים אספו דגימות מקרקעות עם תכולות שונות של פחמן וחנקן מסביבות הטרוגניות ליד הים המלח - מתחת לעצי השיטה, ליד עצי המסקיט ובאזורים חסרי צמחיה. התוצאות הראו כי הקרקעות העשירות יותר בחומרים אלה מציגות פליטות גבוהות יותר, המאשרות את הקשר הישיר בין זמינות החומרים הכימיים לבין עוצמת הפליטות.

הממצאים חשובים במיוחד לאור התחזיות לשינויי אקלים. כאשר אזורים יבשים מתרחבים וגשמים הופכים פחות תכופים אך אינטנסיביים יותר, התופעה של ״התפרצויות״ גזי החממה הופכת משמעותית יותר. במילים אחרות, השינויים באקלים יכולים ליצור מעגל שבו אזורים יבשים יותר פולטים יותר גזי חממה ברגעי הגשמים הראשונים, מה שמחמיר עוד יותר את התחממות האקלים.

השלכות על מודלי תחזיות אקלים

המחקר מצביע על כך שמודלים קיימים לחיזוי פליטות גזי חממה (תוכנות מחשב מתוחכמות שמנבאות שינויי אקלים) עלולים לזלזל בתרומת האזורים היבשים לשינויי האקלים. החוקרים קוראים למחקרים נוספים שיבחנו את הממצאים בתנאי שטח ובתנאי אקלים שונים ברחבי העולם.

בישראל, שמרבית שטחה מוגדר כאקלים יבש עד חצי יבש, הממצאים יכולים להיות רלוונטיים להבנת התרומה המקומית לפליטות גזי החממה, ובמיוחד באזור הנגב, שבו נערך המחקר ותופעת הגשם הראשון מהווה חלק מהנוף התרבותי והטבעי המקומי.

החוקרים מדגישים שלמרות שהתהליכים המיידיים נובעים מתגובות כימיות, הם עדיין תלויים בחומרים שהופקו במקור על ידי תהליכים ביולוגיים. מדובר אפוא במערכת מורכבת של אינטראקציה בין תהליכים ביולוגיים וכימיים, שדורשת הבנה מעמיקה יותר לצורך פיתוח אסטרטגיות להתמודדות עם שינויי האקלים.

חשוב לציין כי המחקר המתפרסם במגזין המדעי מתמקד בהיבטים המדעיים והאקלימיים של התופעה ואינו עוסק בסיכונים ישירים לבריאות האדם או בהשלכות על איכות האוויר המקומית.

(צילומים: שאטרסטוק)