تآكل المنحدرات المتاخمة لبحيرة إلسون بالقرب من أوتكياغفيك ، ألاسكا. الائتمان: مايكل رولينز
يسلط بحث جديد من UMass Amherst الضوء على عمليات غير مفهومة جيدًا لكيفية تأثير ذوبان الكربون في أنهار القطب الشمالي على عالمنا.
في اثنين من الأوراق المنشورة مؤخرًا ، حقق مايكل رولينز ، الأستاذ في قسم علوم الأرض بجامعة ماساتشوستس أمهيرست والمدير المساعد لمركز أبحاث نظام المناخ ، مكاسب كبيرة في ملء فهمنا لدورة الكربون في القطب الشمالي - أو الطريقة التي ينتقل الكربون بين الأرض والمحيط والغلاف الجوي. من أجل فهم أفضل للاتجاهات المستقبلية لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي ، والاحتباس الحراري المرتبط به ، نحتاج إلى صورة أكمل لكيفية دورات الكربون بين الخزانات في عالمنا.
يقول رولينز: "كان هناك الكثير من الأبحاث التي نظرت في التدفق الرأسي للكربون من الأرض إلى الغلاف الجوي". يتضمن هذا التدفق الرأسي أشياء مثل حرق الوقود الأحفوري وحرائق الغابات وتسرب غاز الميثان والانبعاثات من ذوبان الجليد الدائم. لكن هناك جزء آخر من الدورة - الأفقي. يقول رولينز: "لقد تم إيلاء اهتمام أقل بكثير لكيفية انتقال الكربون من اليابسة إلى المحيط عبر الأنهار".
عندما تتدفق المياه فوق الأرض ، في الجداول والأنهار ، فإنها تلتقط الكربون ، وتحمله في النهاية إلى البحر. كمية صغيرة ، ولكن ليست ضئيلة من هذا الكربون العضوي المذاب (DOC) "تخرج" من مياه النهر إلى الغلاف الجوي كغازات دفيئة. ما تبقى يتدفق إلى المحيط ، حيث يصبح جزءًا رئيسيًا من شبكات الغذاء الساحلية.
ومع ذلك ، فإننا نعرف القليل نسبيًا عن هذا التدفقات الجانبية من الكربون باتجاه المحيط - خاصة في القطب الشمالي ، حيث تكون القياسات متفرقة وحيث يؤدي الاحترار السريع إلى تكثيف الدورة الهيدرولوجية ، وزيادة الجريان السطحي ، وذوبان الجليد الدائم.
هذا هو المكان الذي نُشرت فيه ورقتا رولينز ، اللتان نشرتا في مجلة البحوث الجيوفيزيائية و خطابات البحوث البيئية، ادخل.
قام رولينز وزملاؤه بتعديل نموذج رقمي يلتقط بدقة التراكم الموسمي للثلج ، بالإضافة إلى تجميد التربة وذوبانها ، عن طريق إضافة حساب لإنتاج ، وتحلل ، وتخزين ، و "تحميل" الكربون العضوي القابل للتحلل إلى الجداول و الأنهار. يحاكي النموذج الآن كمية الكربون التي تتسرب إلى أنهار المنطقة بشكل مذهل دقة. إنه النموذج الأول الذي يلتقط التباين الموسمي في كمية الكربون العضوي القابل للتحلل المُصدَّر إلى المحيط ، وهو انحدار ملحوظ بين الشرق والغرب عبر 24 حوضًا للصرف على المنحدر الشمالي لألاسكا والكميات المتساوية نسبيًا من الكربون العضوي القابل للتحلل المتدفق عبر أنهار تصريف الشمال وعبر تلك التي تستنزف الغرب.
ولعل الأهم من ذلك ، يشير النموذج إلى ارتفاع كميات المياه العذبة و DOC المصدرة إلى بحيرة ساحلية في شمال غرب ألاسكا. يبرز عام 2019 بشكل خاص ، مع تصدير كميات هائلة من المياه العذبة من الكربون العضوي القابل للتحلل الذي كان ما يقرب من ثلاثة أضعاف الكمية المصدرة خلال أوائل الثمانينيات. يقول رولينز: "إن زيادة تصدير المياه العذبة لها آثار على الملوحة والمكونات الأخرى للبيئة المائية للبحيرة". ترتبط التغييرات بزيادة هطول الأمطار ، خاصة خلال فصل الصيف ، وآثار ارتفاع درجة حرارة التربة وذوبانها. يقول رولينز: "تحدث أكبر زيادة في المياه العذبة والكربون العضوي القابل للتحلل في الخريف ، وهذا ليس مفاجئًا نظرًا للخسائر الكبيرة في الجليد البحري عبر بحار بوفورت وتشوكشي القريبين ، والتي ترتبط بدورها بمناخنا الدافئ".
في النهاية ، يمكن لهذا النموذج الجديد أن يساعد العلماء على تحسين خطوط الأساس الكربونية وفهم أفضل لكيفية تغيير الاحتباس الحراري لدورة الكربون على الأرض.
المراجع:
"نمذجة تحميل الكربون العضوي الأرضي المذاب في أنهار القطب الشمالي الغربية" بقلم مايكل إيه رولينز وكريغ تي كونولي وجيمس دبليو ماكليلاند ، 30 أغسطس 2021 ، مجلة البحوث الجيوفيزيائية: العلوم الجيولوجية الحيوية.
DOI: 10.1029 / 2021JG006420
"زيادة تدفقات المياه العذبة والكربون العضوي المذاب إلى بحيرة إلسون في شمال غرب ألاسكا" بقلم مايكل إيه رولينز ، 12 أكتوبر 2021 ، خطابات البحوث البيئية.
DOI: 10.1088 / 1748-9326 / ac2288
تم دعم هذا البحث من قبل وزارة الطاقة الأمريكية ، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ، والمؤسسة الوطنية للعلوم ، وهو مرتبط بمشروع الجيل التالي من تجارب النظم البيئية في القطب الشمالي (NGEE-Arctic) ، وكالة ناساتجربة ثغرة القطب الشمالي الشمالي (ABoVE) ومشروع البحوث البيئية طويل الأمد للنظم البيئية (BLE-LTER) المدعوم من NSF.
