Пара исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте недавно опубликовала результаты исследования, которое впервые применило подход к моделированию на основе процессов, чтобы понять, сколько CO2 реки и ручьи вносят свой вклад в атмосферу. Команда сосредоточилась на водоразделе Ист-Ривер в Скалистых горах Колорадо и обнаружила, что их новый подход намного точнее, чем традиционные подходы, которые завышают выбросы CO2 до 12 раз. Ранняя онлайн-версия исследования была недавно опубликована Global Biogeochemical Cycles.
Ученые называют общее количество CO2, циркулирующего в земле и атмосфере, углеродным балансом. Этот бюджет включает как антропогенные источники CO2, такие как источники сжигания ископаемого топлива, так и более естественные источники CO2, которые являются частью регулярного углеродного цикла планеты. «В эпоху глобального изменения климата, - говорит Брайан Саккарди, аспирант геолого-геофизического факультета Массачусетского университета в Амхерсте и ведущий автор нового исследования, - нам необходимо знать исходные уровни CO2находятся, откуда они берутся и как работают эти физические процессы выброса углерода». Без такой базовой линии трудно понять, как меняется Земля по мере увеличения уровней CO2..
Ручи и реки являются одним из многих мест, где естественным образом выделяются CO2 - ученым это давно известно, но определить это число было очень трудно. Отчасти это связано с тем, что выбросы CO2 быстро колеблются, и оказалось невозможным физически контролировать все речные сети Земли. И поэтому ученые обычно полагаются на статистические модели, чтобы оценить, сколько CO2 выбрасывают ручьи и реки. Проблема, объясняет Саккарди, заключается в том, что модели не учитывают всей сложности того, как CO2 перемещается из подземных вод в ручей или реку, что происходит с ним, когда он там находится, и сколько выбрасывается в атмосферу.
«Это первый раз, когда мы учитываем сами физические процессы», - говорит Мэтью Винник, профессор геолого-геофизических исследований Университета Массачусетса в Амхерсте и соавтор статьи. «Нам нужно знать, как работает каждый шаг движения CO2, чтобы мы знали, как они будут реагировать на изменение климата».
Саккарди и Винник разработали, протестировали и утвердили «процессную» модель, которая опирается на законы физики, а также на эмпирические измерения для получения оценок. Пара провела 121 измерение рек в отдаленном водоразделе Ист-Ривер в Колорадо, чтобы протестировать свою новую модель. И результаты были очевидны: согласно исследованию, их модель намного точнее стандартных подходов.
Хотя Саккарди и Винник быстро указывают, что их выводы применимы только к водоразделу Ист-Ривер, в будущем они планируют более широко применять свою модель, основанную на процессах, и подозревают, что их новый метод может помочь радикально переоценить природный углеродный баланс Земли.
Финансирование этого исследования было предоставлено Национальным научным фондом и Фондом стартапов факультета Массачусетского университета в Амхерсте.