Forskere udvikler en prædiktiv model til måling af lattergasemissioner i vandløb og floder

Når det kommer til drivhusgasser, kuldioxid har en tendens til at stjæle rampelyset - men ny forskning i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) afslører, hvordan forskere har udviklet en ny, forudsigelsesværktøj til at estimere lattergas (N2O)-emissioner fra floder og vandløb rundt om i verden. N2O, en drivhusgas med 300 gange opvarmningspotentialet af kuldioxid, vedvarer i over et århundrede i jordens atmosfære og er kendt for at forårsage betydelig skade på jordens ozonlag. Floder og vandløb kan være kilder til N2O, fordi de er hotspots for denitrifikation, en proces, hvor mikrober omdanner opløst nitrogen til nitrogenholdig gas.

Mens tidligere forskning har forsøgt at kvantificere, hvor og hvornår N2O udsendes, floder og vandløb har udgjort en betydelig udfordring, fordi nøjagtig måling af N2O fra strømmende vand er vanskelig, især på størrelse med et helt flodsystem. Den nuværende undersøgelse præsenterer en bredt anvendelig forudsigelsesmodel, hvorfra man kan estimere N2O-emissioner fra vandveje baseret på simple metrikker, herunder strømstørrelse, arealanvendelse og arealdækning af tilstødende landskab, biomtype og varierende klimatiske forhold.

"Hurtig ændring af arealanvendelsen, såsom omdannelse af historiske vådområder til landbrugsområder, har øget leveringen af ​​biotilgængeligt kvælstof fra landskabet til skade for modtagende vandløb og floder, " sagde Jennifer Tank, Galla professor ved Institut for Biologiske Videnskaber ved University of Notre Dame, medforfatter af undersøgelsen og direktør for Notre Dame's Environmental Change Initiative. "Noget af det nitrogen vil blive omdannet af mikrober til N2O, og fordi det er en kraftig drivhusgas, hvor og hvornår det sker i strømmende vand er af stor interesse, både nu og i fremtiden."

Arbejde med et internationalt team af forskere, Tank og hendes kandidatstuderende Martha Dee analyserede tidligere offentliggjorte emissionsdata fra vandløb og floder rundt om i verden, inklusive Michigans Kalamazoo-flod, New Yorks Hudson River, Swale-Ouse-floden i Storbritannien og seks store floder på tværs af Afrika. Ud over, holdet indsamlede sine egne målinger af N2O fra to flodnetværk regionalt, herunder Manistee River i Michigan og Tippecanoe River i Indiana. Forskernes analyse af det kombinerede datasæt viste, at N2O-emissioner er afhængige af flodens størrelse - efterhånden som den øges, produktionen af ​​N2O skifter fra vandløbet til det overliggende vand.

"Den nuværende forståelse af dinitrogenoxidproduktion er begrænset i vandløbs- og flodnetværk i en tid med hurtige globale forandringer, " sagde Dee medforfatter af undersøgelsen. "Vores undersøgelse bruger en mangfoldig, et globalt sæt af data kombineret med regionale målinger for at skabe en model, der bedre kan forudsige virkningen af ​​menneskelig aktivitet og miljømæssige faktorer på N2O-produktion."

Den nye model vil være et værdifuldt værktøj for både forskere og vandforvaltere, da rammen giver mulighed for nøjagtig forudsigelse af N2O-emissioner under en række scenarier, herunder vandtemperatur, ændringer i arealanvendelsen og klimaændringernes indflydelse på emissionsresultater.