Erodující útesy sousedící s Elson Lagoon poblíž Utqiagvik na Aljašce. Kredit: Michael Rawlins
Nový výzkum z UMass Amherst osvětluje špatně pochopené procesy, jak uhlík rozpuštěný v arktických řekách ovlivňuje náš svět.
Ve dvou nedávno publikovaných pracích dosáhl Michael Rawlins, profesor geovědního oddělení University of Massachusetts Amherst a přidružený ředitel Centra pro výzkum klimatického systému, významné pokroky při naplňování našich znalostí o arktickém uhlíkovém cyklu – neboli způsobu, jakým uhlík se přenáší mezi zemí, oceánem a atmosférou. Abychom lépe porozuměli budoucím trendům atmosférického oxidu uhličitého as ním spojeného globálního oteplování, potřebujeme úplnější obrázek o tom, jak uhlík koluje mezi zásobárnami v našem světě.
„Proběhlo mnoho výzkumů, které se zabývaly vertikálním tokem uhlíku z pevniny do atmosféry,“ říká Rawlins. Tento vertikální tok zahrnuje věci jako spalování fosilních paliv, lesní požáry, únik metanu a emise z rozmrazování permafrostu. Ale je tu další část cyklu – horizontála. "Mnohem méně pozornosti bylo věnováno tomu, jak se uhlík přenáší z pevniny do oceánu prostřednictvím řek," říká Rawlins.
Jak voda proudí přes pevninu, do potoků a řek, nabírá uhlík, který ho nakonec odnese až do moře. Malé, ale nikoli zanedbatelné množství tohoto rozpuštěného organického uhlíku (DOC) je „odplyněno“ z říční vody a do atmosféry jako skleníkový plyn. To, co zůstane, proudí do oceánu, kde se stává klíčovou součástí pobřežních potravních sítí.
Přesto víme poměrně málo o těchto bočních tocích uhlíku směrem k oceánu – zejména v Arktidě, kde jsou měření řídká a kde rychlé oteplování vede k zintenzivnění hydrologického cyklu, zvýšenému odtoku a tání permafrostu.
To je místo, kde Rawlinsovy dva články, publikované v Journal of Geophysical Research a Environmentální Research Letters, Pojď dovnitř.
Rawlins a jeho spoluautoři upravili numerický model, který přesně zachycuje sezónní hromadění sněhu, stejně jako zamrzání a tání půd, přidáním evidence produkce, rozkladu, skladování a „nakládání“ DOC do potoků a řeky. Model nyní překvapivě simuluje množství uhlíku stékajícího do řek v regionu přesnost. Je to první model, který zachycuje sezónní variace v množství DOC vyváženého do oceánu, výrazný východo-západní gradient napříč 24 povodími na severním svahu Aljašky a relativně stejné množství DOC protékajících řekami ze severu a přes západně odvádějící.
Snad nejdůležitější je, že model ukazuje na rostoucí množství sladké vody a DOC vyvážené do pobřežní laguny na severozápadě Aljašky. Rok 2019 vyniká především masivním sladkovodním exportem DOC, který byl téměř trojnásobkem množství exportovaného na počátku 1980. let. „Zvýšený export sladké vody má důsledky pro slanost a další složky vodního prostředí laguny,“ říká Rawlins. Změny jsou spojeny s rostoucími srážkami, zejména v létě, as účinky oteplování a tání půdy. "Největší nárůst sladkovodních a DOC," říká Rawlins, "nastává na podzim, což není překvapivé vzhledem k významným ztrátám mořského ledu v nedalekém Beaufortově a Čukotském moři, což je zase spojeno s naším oteplováním."
V konečném důsledku může tento nový model pomoci vědcům zpřesnit uhlíkové základní linie a lépe pochopit, jak globální oteplování mění uhlíkový cyklus Země.
Reference:
„Modelování suchozemského rozpuštěného organického uhlíku na západní arktické řeky“ od Michaela A. Rawlinse, Craiga T. Connollyho a Jamese W. McClellanda, 30. srpna 2021, Journal of Geophysical Research: Biogeosciences.
DOI: 10.1029/2021JG006420
„Zvyšování toků sladké vody a rozpuštěného organického uhlíku do laguny Elson na severozápadě Aljašky“ od Michaela A Rawlinse, 12. října 2021, Environmentální Research Letters.
DOI: 10.1088/1748-9326/ac2288
Tento výzkum byl podporován Ministerstvem energetiky USA, Národním úřadem pro letectví a vesmír a National Science Foundation a je přidružen k projektu DOE Next-Generation Ecosystem Experiments-Arctic (NGEE-Arctic), NASA's Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) a projekt dlouhodobého ekologického výzkumu Beaufort Lagoons Ecosystems (BLE-LTER) podporovaný NSF.
