春季融雪在北极引发新的二氧化碳排放——比世

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春季融雪在北极引发新的二氧化碳排放——比世

北极的变暖速度比世界其他地区都要快,冰雪融化加速了北极的变暖,土壤迅速变暖,空气中二氧化碳含量增加。

研究表明,北极变暖的速度大约是世界其他地区的两倍,其土壤中储存的二氧化碳量是其他地区的两倍。大气中。圣地亚哥州立大学的一项新研究发现,春天融雪的水渗入土壤,并以高于先前假设的速度引发新的二氧化碳产生。

除此之外,碳从土壤中逃逸,这意味着全球变暖的加速,而这在目前的测量技术中并没有得到很好的解释。

圣地亚哥州立大学博士后凯尔·阿恩特和生态系统生态学家多纳泰拉·佐纳花了几年时间在阿拉斯加的乌特齐格维克(以前的巴罗)评估当地的情况,并在返回圣地亚哥后分析他们的发现。

寒冷季节是年度碳平衡的一个重要组成部分,它被认为对碳生产的影响可以忽略不计。

通过分析土壤核心样本,他们发现,土壤不仅捕获了逃逸的温室气体,而且很可能在春季解冻期间增加了新的碳产量。

他们的研究发表在2020年6月30日的《全球变化生物学》(Global Change Biology)上。研究发现,近一半的碳排放可以抵消夏季植被对二氧化碳的吸收或吸收。他们的发现填补了长期存在的数据空白,因为严酷的气候使得对北极的全年研究变得困难。

以前我们没有这些数据,但现在我们有了,我们看到这些生态系统正在迅速变暖,阿恩特说。许多模型已经预测北极将变成一个二氧化碳的来源,但是如果不把这个春季的过程考虑进去的话,他们可能低估了来源的规模。

论文第一作者阿恩特于2016年夏天开始访问Utqiagvik,维护SDSU生态学家沃尔特·欧切尔(Walter Oechel)建立的设备,他已经在这些北极地区工作了近40年。

利用涡流协方差,一种测量二氧化碳在土壤和大气之间运动的技术,以及地面和空气温度,地面热通量和积雪深度,Arndt测量通量。

热流是在一定时间内,每单位表面积所传递的能量,在冷冻过程中收集它是一个挑战。为了填补北极寒冷季节热通量数据的空白,阿恩特提出了在春季融雪期间对其进行测量的想法。带说。

Arndt还和圣地亚哥州立大学的微生物学家David Lipson一起收集了土壤核心样本,这帮助他和Zona了解了春季和秋季土壤的物理性质。

阿恩特确定,当我们在土壤核心的中央发现气穴,融化的雪就会涌进来时,新的二氧化碳就会产生。融雪中富含氧气,有助于二氧化碳的产生。

铁是土壤中含有的许多矿物质之一。他们的分析表明,铁被完全氧化了,这只有在土壤中的新鲜氧气与铁结合并氧化的情况下才会发生。研究人员发现,在这一解冻时期,二氧化碳排放量稳步上升,进一步表明了此时生产的发生。

更简单的数据分析模型可能会忽略由于融雪而导致的快速变暖,而此时氧气的快速引入导致了气候变暖。

土壤中正在发生的事情比我们之前想象的要多得多。阿恩特说。大自然之所以有效,是因为它优先分解较轻的化合物,而不是较重的化合物,从而产生独特的同位素特征,有点像指纹。通过观察同位素,我们可以知道这些化合物存在了多久,以及碳排放的来源。

Arndt和Zona计划下一步专注于同位素分析,重建样品中化合物的年龄,以及这些结果的更长远意义。

我们将寻找二氧化碳释放的长期趋势,以及热通量在过去十年中是如何变化的,带说。

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参考文献:融雪促进北极生态系统的呼吸作用作者Kyle A. Arndt, David A. Lipson, Josh Hashemi, Walter C. Oechel和Donatella Zona, 2020年6月30日,全球变化生物学。

DOI: 10.1111 / gcb.15193

这项研究得到了美国国家科学基金会(NSF)、美国国家航空航天局(NASA)雕刻及以上项目、国家海洋和大气管理局CREST、地平线2020 INTAROS和NERC UAMS项目的资助。