對北極碳循環的新認識:碳是如何在陸地、海洋和大氣層之間轉移的

在最近發表的兩篇論文中,麻薩諸塞大學阿默斯特分校地球科學系教授兼氣候系統研究中心副主任Michael Rawlins在填補人們對北極碳循環的理解方面取得了重大進展,或者說是對碳在陸地、海洋和大氣之間的轉移方式的理解。為了更好地了解大氣中二氧化碳的未來趨勢,以及與之相關的全球變暖,研究人員需要更全面地了解碳在世界的儲層之間如何循環。

對北極碳循環的新認識:碳是如何在陸地、海洋和大氣層之間轉移的

Rawlins說:「已經有很多研究探討了碳從陸地到大氣的垂直流動。這種垂直流動包括諸如燃燒化石燃料、森林火災、甲烷氣體的泄漏和永久凍土融化的排放。但是,這個循環還有另一部分–水平流動。人們對碳是如何通過河流從陸地轉移到海洋的關注遠遠不夠。」

當水從陸地上流過,進入溪流和河流時,它吸收了碳,最終將其一直帶到了海洋。這些溶解的有機碳(DOC)有一小部分,但並非微不足道,從河水中”排出”,作為溫室氣體進入大氣。剩下的則流入海洋,在那里成為沿海食物網的一個關鍵部分。

對北極碳循環的新認識:碳是如何在陸地、海洋和大氣層之間轉移的

然而,研究人員對這種向海洋橫向流動的碳知之甚少,特別是在北極地區,那里的測量數據稀少,而快速變暖正導致水文循環的加劇、徑流的增加和永久凍土的融化。

這就是 Rawlins發表在《地球物理研究雜誌》和《環境研究快報》上的兩篇論文的意義所在。

Rawlins和他的合著者修改了一個數字模型,該模型准確地捕捉了雪的季節性積累,以及土壤的凍結和解凍,增加了對DOC的產生、分解、儲存和”裝載”到溪流和河流的計算。該模型現在以驚人的准確性模擬了流入該地區河流的碳量。這是第一個捕捉到出口到海洋的DOC數量的季節性變化的模型,在阿拉斯加北坡的24個排水盆地中存在明顯的東西向梯度,以及流經北排河流和西排河流的DOC數量相對相等。

也許最重要的是,該模型指出,流入阿拉斯加西北部沿海瀉湖的淡水和DOC數量不斷增加,2019年尤其突出,幾乎是20世紀80年代初流入量的三倍。”淡水流入的增加對鹽度和環礁湖水生環境的其他組成部分有影響”, Rawlins說。這些變化與不斷增加的降水有關,特別是在夏季,以及土壤變暖和解凍的影響。「最大的淡水和DOC增加發生在秋季,」 Rawlins說,「這並不奇怪,因為附近的波弗特海和楚科奇海的海冰大幅減少,這又與我們的氣候變暖有關。」

最終,這個新模型可以幫助科學家完善碳基線,並更好地了解全球變暖是如何改變地球的碳循環的。

來源:cnBeta