Разрушающиеся обрывы скал, прилегающие к лагуне Элсон, недалеко от Уткиагвика, Аляска. Кредит: Майкл Роулинз
Новое исследование Университета Массачусетса в Амхерсте проливает свет на малоизученные процессы того, как углерод, растворенный в арктических реках, влияет на наш мир.
В двух недавно опубликованных статьях Майкл Роулинз, профессор кафедры наук о Земле Массачусетского университета в Амхерсте и заместитель директора Центра исследования климатических систем, значительно расширил наше понимание арктического углеродного цикла или того, как углерод перемещается между землей, океаном и атмосферой. Чтобы лучше понять будущие тенденции содержания углекислого газа в атмосфере и связанное с ним глобальное потепление, нам нужна более полная картина того, как углерод циркулирует между резервуарами в нашем мире.
«Было проведено много исследований, в которых изучался вертикальный поток углерода с земли в атмосферу, — говорит Роулинз. Этот вертикальный поток включает в себя такие вещи, как сжигание ископаемого топлива, лесные пожары, утечка газа метана и выбросы от таяния вечной мерзлоты. Но есть и другая часть цикла — горизонтальная. «Гораздо меньше внимания уделялось тому, как углерод переносится с суши в океан через реки», — говорит Роулинз.
По мере того как вода течет по земле, впадает в ручьи и реки, она собирает углерод, который в конечном итоге уносит его в море. Небольшое, но немаловажное количество этого растворенного органического углерода (РОУ) «выделяется» из речной воды и попадает в атмосферу в виде парникового газа. То, что осталось, стекает в океан, где становится ключевой частью прибрежных пищевых сетей.
Тем не менее, мы относительно мало знаем об этих боковых потоках углерода в сторону океана, особенно в Арктике, где измерения редки и где быстрое потепление приводит к интенсификации гидрологического цикла, увеличению стока и таянию вечной мерзлоты.
Здесь две статьи Роулинза, опубликованные в Журнал геофизических исследований и Экологическая Research Letters,, Войдите.
Роулинз и его соавторы модифицировали численную модель, которая точно отражает сезонное накопление снега, а также замерзание и оттаивание почвы, добавив учет производства, разложения, накопления и «загрузки» РОУ в ручьи и водоемы. реки. Модель теперь с поразительной точностью имитирует количество углерода, стекающего в реки региона. точность. Это первая модель, фиксирующая сезонные колебания количества РОУ, выносимого в океан, заметный градиент с востока на запад в 24 водосборных бассейнах на северном склоне Аляски и относительно равные количества РОУ, протекающие через реки, впадающие на север, и через впадающие на запад.
Возможно, наиболее важно то, что модель указывает на увеличение количества пресной воды и DOC, экспортируемых в прибрежную лагуну на северо-западе Аляски. Особенно выделяется 2019 год, когда объем экспорта DOC из пресной воды почти в три раза превысил объем экспорта в начале 1980-х годов. «Увеличение экспорта пресной воды влияет на соленость и другие компоненты водной среды лагуны», — говорит Роулинз. Изменения связаны с увеличением количества осадков, особенно летом, а также с последствиями потепления и оттаивания почв. «Наибольшее увеличение пресной воды и DOC, — говорит Роулинз, — происходит осенью, что неудивительно, учитывая значительные потери морского льда в близлежащих морях Бофорта и Чукотском море, что, в свою очередь, связано с нашим потеплением климата».
В конечном счете, эта новая модель может помочь ученым уточнить исходные данные об углероде и лучше понять, как глобальное потепление меняет углеродный цикл Земли.
Ссылки:
«Моделирование поступления растворенного органического углерода в реки Западной Арктики», Майкл А. Роулинз, Крейг Т. Коннолли и Джеймс В. Макклелланд, 30 августа 2021 г., Журнал геофизических исследований: биогеонауки.
DOI: 10.1029/2021JG006420
«Увеличение потоков пресной воды и растворенного органического углерода в лагуну Элсон на северо-западе Аляски», Майкл А. Роулинз, 12 октября 2021 г., Экологическая Research Letters,.
DOI: 10.1088 / 1748-9326 / ac2288
Это исследование было поддержано Министерством энергетики США, Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства и Национальным научным фондом и связано с проектом DOE «Эксперименты экосистем следующего поколения в Арктике» (NGEE-Arctic). НАСААрктический бореальный эксперимент по уязвимости (ABoVE) и проект долгосрочного экологического исследования экосистем лагуны Бофорта (BLE-LTER), поддерживаемый NSF.
