Большая разница в выбросах углекислого газа

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 14248 (2015) Цитировать эту статью

2404 Доступа

29 цитат

18 Альтметрика

Подробности о метриках

Озера играют важную роль в глобальном круговороте углерода (C), захороняя углерод в отложениях и выбрасывая CO2 и CH4 в атмосферу. Поэтому сильные стороны и контроль этих принципиально разных путей представляют интерес при оценке континентального баланса углерода и его реакции на изменения окружающей среды. В этом исследовании, основанном на новых оценках высокого разрешения в сочетании с литературными данными, мы показываем, что годовые соотношения выбросов и захоронений обычно в десять раз выше в бореальных озерах по сравнению с субарктически-арктическими озерами. Эти результаты свидетельствуют о серьезных различиях в циклическом цикле углерода в озерах между биомами, поскольку озера в более теплых бореальных регионах выделяют больше и хранят относительно меньше углерода, чем озера в более холодных арктических регионах. Такие эффекты имеют большое значение для понимания климатических обратных связей с функцией континентального стока углерода – источника в высоких широтах. Если прогнозы глобального потепления и расширения бореального биома на север верны, вполне вероятно, что увеличение выбросов углерода из озер высоких широт будет частично противодействовать предполагаемому увеличению способности поглощения углерода на суше в высоких широтах.

Одной из больших задач нашего времени является понимание динамики парниковых газов, чтобы оценить ее влияние на изменение климата1. Понимание климатической системы требует знаний о влиянии климата на глобальный цикл углерода, включая величину и контроль различных источников и поглотителей в связанных системах земля-вода-атмосфера. Регионы высоких широт представляют особый интерес в будущем сценарии потепления климата, поскольку прогнозируется, что повышение температуры приземного воздуха будет усиливаться по направлению к северным высоким широтам, где чувствительные экосистемы могут претерпевать значительные изменения и оказывать сильное обратное воздействие на климатическую систему2. Теперь ясно, что водные системы играют важную роль в цикле углерода, поскольку считаются крупными атмосферными источниками CO2 и CH43,4. В глобальном масштабе выбросы из озер превышают континентальный боковой экспорт углерода и составляют около 20% поглощения CO2 океанами3,4,5. В то же время было признано, что внутренние воды хоронят значительные количества углерода в отложениях, где он накапливается в течение геологических временных масштабов6,7,8. Захоронение органического углерода в отложениях внутренних вод в три раза выше, чем захоронение в отложениях океана, что делает отложения внутренних вод сопоставимыми с запасами углерода северных торфяников, почв и биомассы вместе взятыми, и составляют второй-третий по величине запас углерода в северных средах6. 7,8. В высоких широтах озера занимают значительную часть суши5,9,10. Например, на широтах 60–69° с.ш. находится 24% площади мировых озер9, что делает северные озера важными компонентами глобального цикла углерода10.

Несмотря на их важность в глобальном цикле углерода, знания о выбросах углерода в северных озерах относительно уровня захоронения скудны. Хотя известно, что бореальные озера, как правило, более перенасыщены CO2, чем субарктически-арктические озера11, очень немногие полевые исследования позволили количественно оценить захоронение и атмосферный обмен одновременно в северных озерах для перекрестного сравнения между биомами. В частности, понимание баланса выбросов и захоронений в субарктических и арктических озерах представляет собой слабое место в литературе (см. Дополнительную информацию), что не позволяет проводить сравнения между климатическими зонами, например, с бореальными озерами12. В этом исследовании мы объединяем новые подробные измерения ежегодных выбросов углерода, а также ежегодного захоронения углерода в шести субарктических и арктических озерах на севере Швеции с литературными данными для сравнения этих потоков по биомам.

Суммарные годовые выбросы углерода (CO2 + CH4) из исследованных субарктических озер колебались от 5 до 54 г C м-2 год-1. В целом, в выбросах углерода преобладал CO2, на долю которого приходилось более 90% общего годового выброса углерода во всех озерах, кроме одного, где выбросы CO2 были низкими, а на CH4 приходилось 40% годовых выбросов углерода. Растворенные CO2 и CH4, накопленные зимой подо льдом и выброшенные при вскрытии льда, составляют от 7 до 80% годовых выбросов. Захоронение углерода колебалось от 5 до 25 г См-2/год. Нам не удалось обнаружить какой-либо значительной потери массы ни в одном из образцов отложений после подкисления, что указывает на незначительное накопление неорганического углерода в отложениях озер, отобранных нами.