对北极碳循环的新认识:碳是如何在陆地、海洋和大气层之间转移的

在最近发表的两篇论文中,马萨诸塞大学阿默斯特分校地球科学系教授兼气候系统研究中心副主任Michael Rawlins在填补人们对北极碳循环的理解方面取得了重大进展,或者说是对碳在陆地、海洋和大气之间的转移方式的理解。为了更好地了解大气中二氧化碳的未来趋势,以及与之相关的全球变暖,研究人员需要更全面地了解碳在世界的储层之间如何循环。

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Rawlins说:“已经有很多研究探讨了碳从陆地到大气的垂直流动。这种垂直流动包括诸如燃烧化石燃料、森林火灾、甲烷气体的泄漏和永久冻土融化的排放。但是,这个循环还有另一部分--水平流动。人们对碳是如何通过河流从陆地转移到海洋的关注远远不够。”

当水从陆地上流过,进入溪流和河流时,它吸收了碳,最终将其一直带到了海洋。这些溶解的有机碳(DOC)有一小部分,但并非微不足道,从河水中"排出",作为温室气体进入大气。剩下的则流入海洋,在那里成为沿海食物网的一个关键部分。

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然而,研究人员对这种向海洋横向流动的碳知之甚少,特别是在北极地区,那里的测量数据稀少,而快速变暖正导致水文循环的加剧、径流的增加和永久冻土的融化。

这就是 Rawlins发表在《地球物理研究杂志》《环境研究快报》上的两篇论文的意义所在。

Rawlins和他的合著者修改了一个数字模型,该模型准确地捕捉了雪的季节性积累,以及土壤的冻结和解冻,增加了对DOC的产生、分解、储存和"装载"到溪流和河流的计算。该模型现在以惊人的准确性模拟了流入该地区河流的碳量。这是第一个捕捉到出口到海洋的DOC数量的季节性变化的模型,在阿拉斯加北坡的24个排水盆地中存在明显的东西向梯度,以及流经北排河流和西排河流的DOC数量相对相等。

也许最重要的是,该模型指出,流入阿拉斯加西北部沿海泻湖的淡水和DOC数量不断增加,2019年尤其突出,几乎是20世纪80年代初流入量的三倍。"淡水流入的增加对盐度和环礁湖水生环境的其他组成部分有影响", Rawlins说。这些变化与不断增加的降水有关,特别是在夏季,以及土壤变暖和解冻的影响。“最大的淡水和DOC增加发生在秋季,” Rawlins说,“这并不奇怪,因为附近的波弗特海和楚科奇海的海冰大幅减少,这又与我们的气候变暖有关。”

最终,这个新模型可以帮助科学家完善碳基线,并更好地了解全球变暖是如何改变地球的碳循环的。

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