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全球内陆干旱水域的二氧化碳排放量被低估

全球内陆干旱水域的二氧化碳排放量被低估

河流、湖泊和水库等内陆水域在全球碳循环中发挥着重要作用。增加陆地和水面区域二氧化碳排放量的计算没有考虑到内陆水域的间歇性干涸。这意味着内陆水域的实际排放量被严重低估了——正如最近由马格德堡的亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)和加泰罗尼亚水研究所(ICRA)的科学家领导的一项国际研究项目的结果所显示的那样。这项研究发表在《自然通讯》杂志上。

UFZ湖研究部门的生物学家Matthias Koschorreck博士说:“这一切始于2013年西班牙加泰罗尼亚的一次测量活动。”他和一个西班牙小组一起研究一条小河流域的温室气体排放。“当时是夏天,河床的一部分已经干涸。一时兴起,我们决定在这些地区也进行一些测量,”Koschorreck解释说。“结果让我们很惊讶——河床上这些干燥、多碎石的地区出人意料地释放出了高浓度的二氧化碳。”Koschorreck和他来自西班牙赫罗纳ICRA的同事Rafael Marce博士决定进一步研究这个问题。来自西班牙和德国不同地区的研究结果都得出了相同的结论:干燥的内陆水域释放出的二氧化碳量很容易测量,有时会达到相当高的水平。Koschorreck说:“我们想知道世界其他地区是否也会出现这种情况,内陆水域的温室气体排放是否会从根本上被低估。”“在扩大陆地和水面区域温室气体排放的研究中,之前没有考虑到内陆水域间歇性干涸的情况。”

为了研究这些问题,2016年,Koschorreck和Marce与6名德国和西班牙科学家组成的核心团队启动了干通量研究项目,旨在测量内陆干旱水域的温室气体排放。作为在UFZ马格德堡基地举行的研讨会的一部分,他们为他们的研究制定了测量和抽样的概念。然后,他们利用国际网络的帮助。Koschorreck解释说:“研讨会上的每个参与者都与世界各地的研究团队取得了联系,以了解他们是否有兴趣参加他们所在地区淡水系统的测量活动。”“反响非常好。来自世界各地的24个研究小组参与了这项研究,这意味着我们能够从除南极洲以外的所有大洲的196个不同地点收集数据。”每个小组在他们区域内至少三个淡水系统的干旱地区进行了三次封闭的测量——河流、湖泊、水库或池塘。这包括放置一个特殊的测量容器,其开口向下放在地面上,将容器内的空气与周围的空气分开。然后使用一个分析装置来测量容器内二氧化碳含量的变化。在同一地点,项目伙伴还采集了干沉积物样本,并测量了其水分、有机质和盐含量、温度和pH值。

菲利普·凯勒(Philipp Keller)是UFZ湖泊研究部的一名博士研究员,也是该研究的第一作者,他对这一庞大而复杂的数据集进行了评估,并得出了一些有趣的结论。“我们发现,在所有气候区,内陆水域的干旱地区都有大量的二氧化碳排放,”凯勒说。“所以这确实是一个全球现象。”研究人员还发现,这些排放实际上往往比同样大小的水面的典型排放要高。“我们能够证明,内陆水域的干旱地区实际上占了这些淡水系统二氧化碳排放总量的很大一部分,”Koschorreck说。“如果你在计算内陆水域的全球排放量时考虑到这一点,二氧化碳排放量将增加6%。”但是,从干燥的内陆水域沉积物中释放二氧化碳的机制是什么呢?“微生物的呼吸过程,”菲利普·凯勒说。“可利用的底物越多——土壤中的有机物越多——温度和沉积物湿度等条件越有利,它们就越活跃,释放出的二氧化碳也越多。”从研究结果中,研究人员得出结论,导致二氧化碳释放的因素在全球范围内基本上是相同的。“温度、湿度和沉积物有机质含量等局部条件的相互作用是至关重要的,它的影响比区域气候条件更大,”凯勒解释说。

那么,这项研究的结果对未来内陆水域二氧化碳排放的评估意味着什么呢?“我们的研究表明,到目前为止,内陆水域的二氧化碳排放量被大大低估了,”Koschorreck说。“我们希望我们的工作将有助于确保淡水系统的干旱地区包括在未来的计算中。随着气候变化的加剧,更多的地表水可能正在干涸,因此,二氧化碳排放可能会增加。”

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