Hvordan to videnskabsmænd balancerer planetens naturlige kulstofbudget

Et par forskere ved University of Massachusetts Amherst offentliggjorde for nylig resultaterne af en undersøgelse, der er den første til at tage en procesbaseret modelleringstilgang til at forstå, hvor meget CO₂ floder og vandløb bidrager til atmosfæren. Holdet fokuserede på East River-vandskellet i Colorados Rocky Mountains og fandt ud af, at deres nye tilgang er langt mere præcis end traditionelle tilgange, som overvurderede CO₂ emissioner med op til en faktor 12. En tidlig onlineversion af forskningen blev for nylig offentliggjort af Global Biogeochemical Cycles.

Forskere henviser til den samlede CO₂ cirkulerer gennem jorden og atmosfæren som kulstofbudgettet. Dette budget omfatter begge menneskeskabte kilder til CO₂ , såsom dem, der kommer fra afbrænding af fossile brændstoffer, såvel som mere naturlige kilder til CO₂ som er en del af planetens regulære kulstofkredsløb. "I en æra med globale klimaændringer," siger Brian Saccardi, kandidatstuderende i geovidenskab ved UMass Amherst og hovedforfatter af den nye forskning, "skal vi vide, hvad basisniveauerne for CO₂ er, hvor de kommer fra, og hvordan de fysiske processer med kulstofemission fungerer." Uden en sådan baseline gør det det svært at vide, hvordan jorden ændrer sig som CO₂ niveauer stiger.

Vandløb og floder er et af de mange steder, der naturligt udleder CO₂ – Forskere har længe vidst dette, men det har været et meget svært tal at fastlægge. Dels skyldes det CO₂ emissionerne svinger hurtigt, og det har vist sig umuligt fysisk at overvåge alle jordens flodnetværk. Og så er videnskabsmænd typisk afhængige af statistiske modeller til at estimere, hvor meget CO₂ vandløb og floder udleder. Problemet, forklarer Saccardi, er, at modellerne ikke tager højde for den fulde kompleksitet af, hvordan CO₂ bevæger sig fra grundvandet ind i åen eller floden, hvad sker der med det, når det først er der, og hvor meget der udledes til atmosfæren.

"Dette er første gang, vi redegør for de fysiske processer selv," siger Matthew Winnick, professor i geovidenskab ved UMass Amherst og avisens medforfatter. "Vi er nødt til at vide, hvordan hvert trin i bevægelsen af ​​CO₂ virker, så vi ved, hvordan de vil reagere på klimaændringer."

Saccardi og Winnick designede, testede og validerede en "procesbaseret" model, der er afhængig af fysikkens love samt empiriske målinger for at nå frem til dens estimater. Parret tog 121 målinger af vandløb i det fjerntliggende East River-vandskel i Colorado, som de kunne teste deres nye model imod. Og resultaterne var klare:Ifølge forskningen er deres model langt mere præcis end standardmetoderne.

Selvom Saccardi og Winnick er hurtige til at påpege, at deres konklusioner kun gælder for East River-vandskellet, har de fremtidige planer om at anvende deres procesbaserede model mere bredt og har mistanke om, at deres nye metode kan bidrage til radikalt at revurdere jordens naturlige kulstofbudget.