Kulstof opløst i arktiske floder påvirker vores verden - her er hvordan man studerer det

I et par nyligt offentliggjorte artikler, Michael Rawlins, en professor ved University of Massachusetts Amhersts geovidenskabsafdeling og associeret direktør for Climate System Research Center, har opnået betydelige gevinster ved at udfylde vores forståelse af Arktis kulstofkredsløb – eller måden kulstof overføres mellem jorden på, hav og atmosfære. For bedre at forstå fremtidige tendenser inden for atmosfærisk kuldioxid, og dens tilhørende globale opvarmning, vi har brug for et mere fuldstændigt billede af, hvordan kulstof kredser mellem reservoirer i vores verden.

"Der har været en masse forskning, der har set på den lodrette strøm af kulstof fra land til atmosfæren, " siger Rawlins. Denne lodrette strøm omfatter ting som afbrænding af fossile brændstoffer, skovbrand, lækker metangas og emissioner fra optøende permafrost. Men der er en anden del af cyklussen – den vandrette. "Der er blevet lagt langt mindre opmærksomhed på, hvordan kulstof overføres fra land til havet via floder, " siger Rawlins.

Når vandet flyder over landet, ind i vandløb og floder, det optager kulstof, til sidst at bære det hele vejen til havet. En lille, men ikke ubetydelig mængde af dette opløste organiske kulstof (DOC) "udgasses" fra flodvandet og ud i atmosfæren som en drivhusgas. Det, der er tilbage, flyder ud i havet, hvor det bliver en central del af kystnære fødevæv.

Endnu, vi ved relativt lidt om dette havområde, laterale strømme af kulstof - især i Arktis, hvor målingerne er sparsomme, og hvor hurtig opvarmning fører til intensivering af den hydrologiske cyklus, øget afstrømning og permafrost-optøning.

Det er her Rawlins to papirer, offentliggjort i Journal of Geophysical Research and Environmental Research Letters, kom ind.

Rawlins og hans medforfattere har modificeret en numerisk model, der nøjagtigt fanger den sæsonmæssige ophobning af sne, samt frysning og optøning af jord, ved at tilføje et regnskab over produktionen, nedbrydning, opbevaring og "ladning" af DOC til vandløb og floder. Modellen simulerer nu mængden af ​​kulstof, der løber ud i regionens floder med overraskende nøjagtighed. Det er den første model, der fanger sæsonvariationen i mængden af ​​DOC, der eksporteres til havet, en markant øst-vest gradient på tværs af 24 drænbassiner på Alaskas nordskråning og de relativt lige store mængder DOC, der strømmer gennem norddrænende floder og gennem vestdrænende floder.

Måske vigtigst af alt, modellen peger på stigende mængder af ferskvand og DOC eksporteret til en kystlagune i det nordvestlige Alaska. Året 2019 skiller sig især ud, med en massiv ferskvandseksport af DOC, der var næsten tre gange den mængde, der blev eksporteret i begyndelsen af ​​1980'erne. "Øget ferskvandseksport har konsekvenser for saltholdighed og andre komponenter i lagunens akvatiske miljø", siger Rawlins. Ændringerne er forbundet med stigende nedbør, især om sommeren, og virkningerne af opvarmning og optøning af jord. "Det største ferskvand og DOC stiger, " siger Rawlins, "opstår i efteråret, hvilket ikke er overraskende i betragtning af de betydelige tab af havis på tværs af det nærliggende Beaufort- og Chukchi-hav, igen forbundet med vores opvarmende klima."

Ultimativt, denne nye model kan hjælpe videnskabsmænd med at forfine kulstofbaselinjer og bedre forstå, hvordan global opvarmning ændrer jordens kulstofkredsløb.