Information for hikers in the Swiss Alps

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Alpine microbiome under pressure: Investigating soil community dynamics in a warming world

Figure 1. Side and top view of an Open Top Chamber (OTC) and gas measurements in Pointe de la Plaine Morte.

This is an ongoing project – Please do not disturb!

What are Open Top Chambers (OTCs)?
Open Top Chambers (OTCs) are hexagonal, transparent structures used in ecological research to simulate the effects of climate warming on natural environments. They are designed to passively increase the temperature inside by allowing sunlight to enter and trap heat, while still allowing air exchange, much like a greenhouse (1). OTCs are widely used to study the impacts of increased temperatures on various ecosystems, including our alpine environment.

About Our Project

Title: Greenhouse gas fluxes and microbial dynamics in European high-altitude Alpine ecosystems

Location: 3 mountains across the Swiss Alps

Research Institution: MACE laboratory at EPFL Valais Wallis

Purpose of the Study
Climate change is causing temperatures to rise globally, and this warming is especially pronounced in high-altitude areas like the Swiss Alps (2,3). One significant consequence of warming is the degradation of permafrost (=soil that remains frozen year-round and doesn’t thaw in summer). As permafrost thaws in our warming world, it can release stored greenhouse gases, such as Carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O), into the atmosphere, and thus further accelerating the warming of our planet (2).

Our project aims to understand how warming affects greenhouse gas emissions from alpine soils. We are particularly interested in how the microbial communities in these soils respond to increased temperatures and contribute to Carbon cycling.

Figure 2. Soil microbes transform soil carbon, returning some to the atmosphere as carbon dioxide (CO2) and producing microbial residues that facilitate carbon sequestration in soil. Credit: WVU Illustration/ Chansotheary Dang
How Does It Work?
We use Open Top Chambers (OTCs) to create a controlled warming environment. By raising the temperature inside the chambers by 1 to 3°C (1), we can study the effects of warming on soil carbon storage and greenhouse gases —right here in the natural environment.

Why This Matters
Soils are significant carbon reservoirs, and their warming can lead to substantial greenhouse gas emissions (2). By studying greenhouse gases and microbial dynamics in the Swiss Alps, we can:
* Predict Future Emissions: Understand how greenhouse gas emissions might change with continued warming due to climate change.
* Inform Climate Models: Provide data to improve the accuracy of climate models.
* Guide Mitigation Strategies: Develop strategies to mitigate the effects of high-altitude permafrost degradation on climate change.

Want to Know More?
If you have any questions or would like to learn more about our research, please feel free to contact us by email [email protected] or [email protected]. Your curiosity and interest are appreciated as we work to understand and combat the impacts of climate change together.

You can find more information about the MACE laboratory here: https://www.epfl.ch/labs/mace/


TL;DR
We are using Open Top Chambers (OTCs) in the Swiss Alps to study how climate warming affects Greenhouse gases from Alpine soils. These hexagonal, transparent structures simulate increased temperatures to observe changes in soil processes and microbial activities. Our research helps to better understand greenhouse gas emissions in a warming world. If you see our OTCs while hiking, they are part of this important climate study and my PhD, so please do not disturb.


Informations pour les randonneurs dans les Alpes suisses

Figure 1. Vue latérale et supérieure d’une chambre ouverte (OTC) et mesures de gaz à la Pointe de la Plaine Morte

Cette expérience est au cœur de mon projet – Merci de ne pas toucher!

Qu’est-ce que sont les Chambres Ouvertes (OTCs) ?
Les Chambres Ouvertes (OTCs) sont des structures hexagonales transparentes utilisées dans la recherche en écologie pour simuler les effets du réchauffement climatique sur les environnements naturels. Elles sont conçues pour augmenter passivement la température à l’intérieur de la chambre, en laissant entrer la lumière du soleil et en emprisonnant la chaleur tout en permettant l’échange d’air, à l’instar d’une serre (1). Les OTCs sont largement utilisées pour étudier les impacts des températures accrues sur divers écosystèmes, y compris notre environnement alpin.

À propos de notre projet

Titre : Flux de gaz à effet de serre et dynamique microbienne dans les écosystèmes alpins européens de haute altitude

Lieu : 3 montagnes dans les Alpes suisses

Institution de recherche : Laboratoire MACE à l’EPFL Valais Wallis

Objectif de l’étude
Le changement climatique provoque une augmentation des températures à l’échelle mondiale et ce réchauffement est particulièrement prononcé dans les zones de haute altitude, comme les Alpes suisses (2,3). Une conséquence significative du réchauffement est la dégradation du pergélisol (sol qui reste gelé toute l’année et ne dégèle pas en été). Lorsque le pergélisol dégèle dans notre monde en réchauffement, il peut libérer des gaz à effet de serre stockés, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O) dans l’atmosphère, accélérant ainsi le réchauffement de notre planète (2).

Notre projet vise à comprendre comment le réchauffement affecte les émissions de gaz à effet de serre provenant des sols alpins. Nous nous intéressons particulièrement à la manière dont les communautés microbiennes de ces sols réagissent aux températures accrues et contribuent au cycle du carbone.

Figure 2. Les microbes du sol transforment le carbone stocké, en renvoyant une partie dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone (CO2) et en produisant des résidus microbiens qui facilitent la séquestration du carbone dans le sol.
Crédit : WVU Illustration/Chansotheary Dang
Comment cela fonctionne-t-il ?
Nous utilisons des Chambres Ouvertes (OTCs) pour créer un environnement de réchauffement contrôlé. En augmentant la température à l’intérieur des chambres de 1 à 3 °C (1), nous pouvons étudier les effets du réchauffement sur le stockage du carbone dans le sol et sur les émissions gaz à effet de serre, directement dans l’environnement naturel.

Pourquoi est-ce important ?
Les sols sont des réservoirs de carbone significatifs et leur réchauffement peut entraîner des émissions substantielles de gaz à effet de serre (2). En étudiant les gaz à effet de serre et les dynamiques microbiennes dans les Alpes suisses, nous pouvons :
* Prévoir les émissions futures : Comprendre comment les émissions de gaz à effet de serre pourraient changer avec le réchauffement continu dû au changement climatique.
* Informer les modèles climatiques : Fournir des données pour améliorer la précision des modèles climatiques.
* Guider les stratégies d’atténuation : Développer des stratégies pour atténuer les effets de la dégradation du pergélisol en haute altitude sur le changement climatique.

Vous voulez en savoir plus ?
Si vous avez des questions ou souhaitez en savoir plus sur notre recherche, n’hésitez pas à nous contacter par email: [email protected] ou [email protected]. Votre curiosité et votre intérêt sont appréciés alors que nous travaillons ensemble pour comprendre et combattre les impacts du changement climatique.

Vous pouvez trouver plus d’informations sur le laboratoire MACE ici : Laboratoire MACE

Résumé
Nous utilisons des Chambres Ouvertes (OTCs) dans les Alpes suisses pour étudier comment le réchauffement climatique affecte les gaz à effet de serre émanant des sols alpins. Ces structures transparentes hexagonales simulent des températures accrues pour observer les changements dans les processus du sol et l’activité microbienne. Notre recherche aide à mieux comprendre les émissions de gaz à effet de serre dans un monde en réchauffement. Si vous voyez nos OTCs en randonnée, elles font partie de cette importante étude climatique et de ma thèse de doctorat, alors merci de ne pas les toucher.

Informationen für Wanderer in den Schweizer Alpen

Abbildung 1. Seiten- und Draufsicht einer Open Top Chamber (OTC) und Gasmessungen in Pointe de la Plaine Morte.

Dies ist ein laufendes Experiment – Bitte nicht stören!

Was sind Open Top Chambers (OTCs)?
Open Top Chambers (OTCs) sind sechseckige transparente Strukturen, die in der ökologischen Forschung verwendet werden, um die Auswirkungen der Klimaerwärmung auf natürliche Umgebungen zu simulieren. Sie sind so konzipiert, dass sie die Temperatur im Inneren passiv erhöhen, indem sie Sonnenlicht einlassen und Wärme einschließen, während gleichzeitig ein Luftaustausch ermöglicht wird, ähnlich wie in einem Gewächshaus (1). OTCs werden häufig verwendet, um die Auswirkungen erhöhter Temperaturen auf verschiedene Ökosysteme, einschließlich unserer alpinen Umwelt, zu untersuchen.

Über Unser Projekt

Titel: Treibhausgase und mikrobielle Gemeinschaften in europäischen Hochgebirgs-Ökosystemen

Standort: 3 Berge in den Schweizer Alpen

Forschungseinrichtung: MACE-Labor an der EPFL Valais Wallis

Zweck der Studie
Der Klimawandel führt weltweit zu steigenden Temperaturen, und diese Erwärmung ist in Hochgebirgsregionen wie den Schweizer Alpen besonders ausgeprägt (2,3). Eine bedeutende Folge der Erwärmung ist der Abbau des Permafrosts (Boden, der das ganze Jahr über gefroren bleibt und auch im Sommer nicht auftaut). Wenn der Permafrost in unserer sich erwärmenden Welt taut, kann er gespeicherte Treibhausgase wie Kohlendioxid (CO2), Methan (CH4) und Stickstoffoxide (N2O) freisetzen und so die Erwärmung unseres Planeten weiter beschleunigen (2).

Unser Projekt zielt darauf ab zu verstehen, wie sich die Erwärmung auf die Emission von Treibhausgasen aus alpinen Böden auswirkt. Besonders interessiert uns, wie die mikrobiellen Gemeinschaften in diesen Böden auf erhöhte Temperaturen reagieren und zum Kohlenstoffkreislauf beitragen.

Abbildung 2. Bodenmikroben transformieren Boden-Kohlenstoff und geben einen Teil als Kohlendioxid (CO2) an die Atmosphäre zurück und produzieren mikrobielle Rückstände, die die Kohlenstoffspeicherung im Boden erleichtern. Credit: WVU Illustration/Chansotheary Dang
Wie funktioniert es?
Wir verwenden Open Top Chambers (OTCs), um eine kontrollierte Erwärmungsumgebung zu schaffen. Durch die Erhöhung der Temperatur in den Kammern um 1 bis 3 °C (1) können wir die Auswirkungen der Erwärmung auf die Kohlenstoffspeicherung im Boden und die Treibhausgase direkt in der natürlichen Umgebung untersuchen.

Warum ist das wichtig?
Böden sind bedeutende Kohlenstoffspeicher, und ihre Erwärmung kann zu erheblichen Treibhausgasemissionen führen (2). Durch das Studium der Treibhausgase und mikrobiellen Dynamiken in den Schweizer Alpen können wir:
* Zukünftige Emissionen vorhersagen: Verstehen, wie sich Treibhausgasemissionen bei anhaltender Erwärmung aufgrund des Klimawandels verändern könnten.
* Klimamodelle informieren: Daten liefern, um die Genauigkeit von Klimamodellen zu verbessern.
* Strategien zur Minderung entwickeln: Strategien entwickeln, um die Auswirkungen des Abbaus des Hochgebirgs-Permafrosts auf den Klimawandel zu mildern.

Möchten Sie mehr wissen?
Wenn Sie Fragen haben oder mehr über unsere Forschung erfahren möchten, können Sie mich gerne per E-Mail kontaktieren: [email protected] (gerne auch auf Deutsch). Ihre Neugier und Ihr Interesse schätze ich sehr, während wir daran arbeiten, die Auswirkungen des Klimawandels gemeinsam zu verstehen und zu bekämpfen.

Weitere Informationen über das MACE-Labor finden Sie hier: MACE-Labor

Zusammenfassung
Wir verwenden Open Top Chambers (OTCs) in den Schweizer Alpen, um zu untersuchen, wie die Klimaerwärmung Treibhausgase aus alpinen Böden beeinflusst. Diese sechseckigen transparenten Strukturen simulieren erhöhte Temperaturen, um Veränderungen in Bodenprozessen und mikrobiellen Aktivitäten zu beobachten. Unsere Forschung hilft, die Treibhausgasemissionen in einer sich erwärmenden Welt besser zu verstehen. Wenn Sie unsere OTCs beim Wandern sehen, sind sie Teil dieser wichtigen Klimastudie und meiner Doktorarbeit, also bitte nicht stören.

Informazioni per gli escursionisti nelle Alpi Svizzere

Figura 1. Vista laterale e superiore di una Open Top Chamber e misurazioni di gas a Pointe de la Plaine Morte.

Questo esperimento è il fulcro del mio progetto – Si prega di non toccare!

Cosa sono le Open Top Chambers (OTCs)?
Le Open Top Chambers (OTCs) sono strutture esagonali trasparenti utilizzate nella ricerca ecologica per simulare gli effetti del riscaldamento climatico sugli ambienti naturali. Sono progettate per aumentare passivamente la temperatura all’interno, consentendo alla luce solare di entrare e trattenere il calore, permettendo al contempo il ricircolo d’aria, tipo una serra (1). Le OTCs sono ampiamente utilizzate per studiare gli impatti dell’aumento di temperatura su vari ecosistemi, incluso il nostro ambiente alpino.

Riguardo al nostro progetto
Titolo: Flussi di gas serra e dinamiche microbiche negli ecosistemi alpini d’alta quota europei

Luogo: 3 montagne nelle Alpi Svizzere

Istituzione di ricerca: Laboratorio MACE presso EPFL Valais Wallis

Scopo dello studio
Il cambiamento climatico sta causando un aumento delle temperature a livello globale, e questo riscaldamento è particolarmente pronunciato nelle aree di alta quota come le Alpi Svizzere (2,3). Una conseguenza significativa del riscaldamento è la degradazione del permafrost (suolo che rimane congelato tutto l’anno e non si scongela in estate). Quando il permafrost si scongela nel nostro mondo in surriscaldamento, può rilasciare nell’atmosfera gas serra immagazzinati, come anidride carbonica (CO2), metano (CH4) e protossido di azoto (N2O), accelerando ulteriormente il riscaldamento del nostro pianeta (2).

Il nostro progetto mira a comprendere come il riscaldamento globale influisce sulle emissioni di gas serra dai suoli alpini. Siamo particolarmente interessati a come le comunità microbiche in questi suoli rispondono alle temperature in aumento e come contribuiscono al ciclo del carbonio.

Figura 2. I microbi del suolo trasformano il carbonio del suolo restituendone una parte all’atmosfera come anidride carbonica (CO2) e producendo residui microbici che facilitano il sequestro di carbonio nel suolo.
Credit: WVU Illustration/Chansotheary Dang
Come funziona?
Utilizziamo le Open Top Chambers (OTCs) per creare un ambiente di surriscaldamento controllato. Aumentando la temperatura all’interno delle camere di 1 a 3 °C (1), possiamo studiare gli effetti del riscaldamento sullo stoccaggio del carbonio nel suolo e sui gas serra – proprio qui nell’ambiente naturale.

Perché è importante
I suoli rappresentano significativi stoccaggi di carbonio e il loro riscaldamento può portare a sostanziali emissioni di gas serra (2). Studiando i gas serra e le dinamiche microbiche nelle Alpi Svizzere, possiamo:
* Prevedere le emissioni future: Comprendere come le emissioni di gas serra potrebbero cambiare con il riscaldamento continuo dovuto al cambiamento climatico.
* Informare i modelli climatici: Fornire dati per migliorare la precisione dei modelli climatici.
* Guida alle strategie di mitigazione: Sviluppare strategie per mitigare gli effetti della degradazione del permafrost di alta quota sul cambiamento climatico.

Vuoi saperne di più?
Se hai domande o desideri saperne di più sulla nostra ricerca, non esitare a contattaci via email: [email protected] or [email protected]. La tua curiosità e interesse sono apprezzati mentre lavoriamo per comprendere e combattere gli impatti del cambiamento climatico.

Puoi trovare maggiori informazioni sul laboratorio MACE qui: Laboratorio MACE
Riassunto
Utilizziamo le Open Top Chambers (OTCs) nelle Alpi Svizzere per studiare come il surriscaldamento climatico influisce sui gas serra emessi dai suoli alpini. Queste strutture esagonali trasparenti simulano l’aumento di temperatura per osservare i cambiamenti nei processi del suolo e nelle attività microbiche. La nostra ricerca aiuta a comprendere meglio le emissioni di gas serra in un mondo in riscaldamento. Se vedi le nostre OTCs mentre fai escursioni, fanno parte di questo importante studio sul clima e del mio dottorato, quindi per favore non toccare.

References – Quellenangaben – Références – Riferimenti bibligrafici
1.       Marion, G.M., et al., Open-top designs for manipulating field temperature in high-latitude ecosystems. Global Change Biology, 1997. 3(S1): p. 20-32.
2.       Schuur, E.A.G., et al., Climate change and the permafrost carbon feedback. Nature, 2015. 520(7546): p. 171-179.
3.       Auer, I., et al., HISTALP—historical instrumental climatological surface time series of the Greater Alpine Region. International Journal of Climatology, 2007. 27(1): p. 17-46.