В течение долгого времени ученые, оценивающие глобальный углеродный цикл, считали реки и ручьи похожими на трубы, направляющие углерод и другие растворенные вещества с суши в море. Однако сегодня ученым известно, что по пути эти внутренние воды также «вдыхают» углерод и другие газы в атмосферу.
На самом деле, критическая роль этого «ухода» парниковых газов из рек и ручьев была впервые включена в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата в 2014 году.
Однако многое остается неизвестным о том, сколько газа фактически выделяется из этих водных систем, а также о химической и экологической динамике, влияющей на их перенос.
Новое исследование Йельского университета раскрывает важную информацию о факторах, влияющих на выброс парниковых газов из этих внутренних вод, включая ключевую связь между штормовыми явлениями, экологией и топографией в сдерживании этого выброса.
В ходе анализа верховьев рек в центральном Коннектикуте ученые обнаружили, что концентрации трех парниковых газов - двуокиси углерода, закиси азота и метана - увеличивались в заболоченных водотоках во время ливней, но снижались или оставались постоянными в лесных ручьях. Однако они также обнаружили, что эти газы с меньшей вероятностью выделяются из ручьев водно-болотных угодий, чем из ручьев в лесных районах..
В своей статье в Journal of Geophysical Research: Biogeosciences они пришли к выводу, что эти различия, вероятно, связаны с тем, что лесные потоки имеют тенденцию быть более крутыми, создавая большую турбулентность, которая, в свою очередь, способствует выбросам газа. Между тем, в заболоченных водотоках эти входы, скорее всего, будут перенесены вниз по течению дальше от их источника, говорит Келли Ахо, докторант Йельской школы лесного хозяйства и экологических исследований (F&ES) и ведущий автор исследования..
«Когда вы думаете о том, как выглядит водно-болотное угодье, это имеет смысл: водно-болотные угодья действительно плоские, поэтому там может скапливаться вода и органические вещества», - сказал Ахо. «В результате во время ливня эти водно-болотные угодья и их почвы являются источником парниковых газов».
«Но, - добавила она, - концентрация газа представляет собой только половину уравнения».
Выделение газов из рек и ручьев также зависит от скорости переноса газа или скорости, с которой газы пересекают границу воздух-вода. Отсутствие турбулентности, как правило, приводит к более низкой скорости переноса газа и более медленным скоростям. Таким образом, несмотря на то, что концентрации парниковых газов в водотоках водно-болотных угодий резко увеличиваются во время ливня, эти газы, скорее всего, останутся в ловушке в более плоских, менее турбулентных потоках, пока они не наткнутся на более крутую местность ниже по течению.
Понимание этой динамики, по словам Ахо, будет иметь решающее значение для разработки более точных прогнозов углеродного цикла и климатических моделей, особенно с учетом того, что в ближайшие десятилетия прогнозируется усиление экстремальных погодных явлений.
«Если исследователь смотрит на секвестрацию углерода с местной точки зрения, он может просто следить за тем, что входит и выходит вертикально на участке земли», - сказала она. «Но если эта область включает, например, заболоченный ручей, газы, вероятно, будут утекать от участка, на который они смотрят; углерод может быть выпущен в атмосферу за пределами их поля зрения, так что вы можете полностью его упустить., Поэтому важно подумать об этой идее латерального транспорта.
«Вот почему ручьи и реки такие интересные», - добавила она. «Они перемещают растворенные вещества по ландшафту, поэтому мы должны это учитывать».