Углерод, растворенный в арктических реках, влияет на наш мир — вот как это изучить

Чтобы лучше понять будущие тенденции изменения содержания двуокиси углерода в атмосфере и связанного с ней глобального потепления, нам нужна более полная картина круговорота углерода между резервуарами в нашем мире.

Эрозионные утесы, прилегающие к лагуне Элсон, недалеко от Уткиагвика, Аляска. Предоставлено: Майкл Роулинз.

«Было проведено множество исследований вертикального потока углерода с суши в атмосферу», — говорит Роулинз. Этот вертикальный поток включает в себя такие вещи, как сжигание ископаемого топлива, лесные пожары, утечки метана и выбросы от таяния вечной мерзлоты. Но есть еще одна часть цикла — горизонтальная. «Намного меньше внимания уделяется тому, как углерод переносится с суши в океан через реки», — говорит Роулинз.

Когда вода течет по суше в ручьи и реки, она собирает углерод, в конечном итоге унося его в море. Небольшое, но немаловажное количество растворенного органического углерода (DOC) «выбрасывается» из речной воды в атмосферу в качестве парникового газа. То, что остается, стекает в океан, где становится ключевой частью прибрежных пищевых сетей.

Тем не менее, мы относительно мало знаем об этих боковых потоках углерода, обращенных к океану, особенно в Арктике, где измерения редки и где быстрое потепление ведет к интенсификации гидрологического цикла, увеличению стока и таянию вечной мерзлоты.

Именно здесь на помощь приходят две статьи Роулинза, опубликованные в Journal of Geophysical Research and Environmental Research Letters.

Роулинз и его соавторы модифицировали численную модель, которая точно отражает сезонное накопление снега, а также замерзание и таяние почвы, добавив учет производства, разложения, хранения и «загрузки» DOC в ручьи и реки. реки. Теперь модель с поразительной точностью моделирует количество углерода, стекающего в реки региона. Это первая модель, отражающая сезонные колебания количества DOC, экспортируемого в океан, заметный градиент с востока на запад через 24 водосборных бассейна на Северном склоне Аляски и относительно равное количество DOC, протекающего через реки, стекающие с севера, и через западно-дренирующие.

Возможно, наиболее важно то, что модель указывает на растущее количество пресной воды и DOC, экспортируемых в прибрежную лагуну на северо-западе Аляски. Особенно выделяется 2019 год, когда объем экспорта DOC в пресной воде почти в три раза превысил объем экспорта в начале 1980-х годов. «Увеличение экспорта пресной воды имеет последствия для солености и других компонентов водной среды лагуны», — говорит Роулинз. Изменения связаны с увеличением количества осадков, особенно летом, а также с последствиями потепления и оттаивания почв.

«Самый большой рост пресной воды и DOC, — говорит Роулинз, — происходит осенью, что неудивительно, учитывая значительные потери морского льда в близлежащих морях Бофорта и Чукотского моря, которые, в свою очередь, связаны с нашим потеплением».

В конечном итоге эта новая модель может помочь ученым уточнить базовые уровни углерода и лучше понять, как глобальное потепление изменяет углеродный цикл Земли.