让专才为专家服务
首页 产品应用 典型案例 LI-COR EC 应用案例 | 【Nature Communications】东西伯利亚北极内陆水体的碳排放以“新碳”为主

LI-COR EC 应用案例 | 【Nature Communications】东西伯利亚北极内陆水体的碳排放以“新碳”为主

来源:北京力高泰科技有限公司 发布日期:2022-12-30 16:19:18 浏览次数:968

1673337864234449.png

原文以 East Siberian Arctic inland waters emit mostly contemporary carbon为标题发表在Nature Communications

作者: Joshua F. Dean, Ove H. Meisel等

翻译: 子毅

北半球高纬度的长久冻土中,储存了全球约50%(~1300 Pg C)的土壤有机碳。在这种景观中,内陆水体(河流、湖泊、池塘)非常丰富,它们构成了陆地碳输出的主要途径。北极气温逐渐升高,会导致长久冻土融化,这有可能加剧该地区土壤有机碳库的分解与释放。

季节性解冻的表土,以当代生物周转过程为主。长久冻土景观中的内陆水体,能从这一过程中接收来自陆地的碳。随着气候变暖,生物周转过程增强,如北极地表植被凋亡事件(绿化与褐化,Arctic Greening versus Browning),会引发更多的“新碳”释放到内陆水体中。

另外,随着长久冻土的解冻,自全新世以来一直处于冻结状态的“老碳”,也会被释放到内陆水体中。在大约四分之一的长久冻土里,存在着更古老的沉积物,其中的碳也更为古老。这些沉积物可追溯到更新世,人们称其为Yedoma。这种土壤沉积物的含冰量高,容易解冻,主要位在西伯利亚东北部。
所有这些碳源,主要会以四种形式释放到内陆水体中:溶解态有机碳(DOC < 0.2–0.7 µm)、颗粒态有机碳(POC)、溶解态无机碳(包括 CO2)以及 CH4。它们在比例上的改变,或是总量的增加,都会影响潜在气候反馈的幅度。
陆地碳在向内陆水体的运输和再储存过程中,很容易分解为CO2和CH4,这被认为是长久冻土景观碳排放的重要因子。
基于放射性碳 (14C) 的研究表明,在Yedoma 地区,“老碳”在释放到溪流中后,极易被微生物分解为 CO2。同时,对热喀斯特湖的研究表明,其释放的CH4碳龄约为42,900年(yBP)。
然而,在非 Yedoma 长久冻土区,向大气排放的碳中,“新碳”占主流。冰芯研究也表明,在过去15,000 年间,在长久冻土区,大范围大规模排放“老碳”CH4的概率很小。
因此,目前尚不清楚,在长久冻土景观的碳排放中,究竟是 “新碳”还是“老碳”排放占主导?
为此,研究者们选择了一个地势较低的长久冻土景观区,量化了所有形式的“新碳”和“老碳”对内陆水体输入的相对贡献。
在西伯利亚东北部苔原带冻土区,研究者们使用同位素混合模型,对14C 和 DOC、POC 以及溶解的 CO2 和 CH4 的浓度进行了同步测量,确定了内陆水体碳排放驱动因子的碳龄。
对 15.9 km2研究区的内陆水体碳排放进行了尺度扩展,估算了“新碳”和“老碳”排放的相对贡献,并将其与使用LI-COR涡度相关通量观测系统得到的苔原排放量做了结合分析。
研究表明,永冻土景观内陆水体的碳排放,对“新碳”周转的变化更敏感。超过 80% 的内陆水体的总碳属于“新碳”,但在受冻融过程影响剧烈的样地,“老碳”的贡献超过了50%。CO2 和 CH4 比溶解态和颗粒态有机碳更“年轻”,这表明排放主要是由“新碳”分解引发。

LI-COR涡度相关通量观测系统在该研究中的作用

 

1673337913160533.jpg

LI-COR涡度相关通量观测系统

使用LI-COR涡度相关通量观测系统测量苔原区的CO2、CH4和H2O通量。该测量系统于2003年安装,由LI-7500 开路式CO2和H2O分析仪(LI-COR, Lincoln, NE, USA)和R3-50三维超声风速仪(Gill Instruments, Lymington, UK)组成。2014年,测量系统中增加了LI-7700开路式CH4分析仪(LI-COR, Lincoln, NE, USA)。所有分析仪的测量频率均为 10 Hz,安装高度4.7 m。使用LI-COR公司开发的 EddyPro软件(V 6.2.2)计算30min的平均通量。数据处理包括:坐标旋转、WPL订正、光谱订正(仅对CH4 通量)和谱分析。

//////////

原文中的主要数据图

1673337947500767.png

1673337963241042.png

1673337973144989.png

1673337986131891.png

微信图片_20230110160356.png

1673337999101957.png

1673338005576015.png

1673338010140742.png

相关文章