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新的研究追踪了储存在北极融化土壤中的碳的命运

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-11-07  浏览次数:4
核心提示:随着温度的上升,一些储存在北极永久冻土层中的有机碳在海洋中遭遇了意外的死亡。根据今天发表在《自然》杂志上的一个国际研究小

随着温度的上升,一些储存在北极永久冻土层中的有机碳在海洋中遭遇了意外的死亡。根据今天发表在《自然》杂志上的一个国际研究小组的一项新研究,每年有多达220万吨的有机碳被单一的河流系统冲刷到北冰洋沉积物中。这个过程锁住了二氧化碳——一种温室气体——并帮助稳定了地球的二氧化碳水平,而且它可能帮助科学家更好地预测自然碳循环将如何与人类活动导致的二氧化碳排放量激增相互作用。

 

“永久冻土层碳的侵蚀是非常严重的,”伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)副科学家Valier Galy说。“几千年来,这个过程以一种相当大的碳储量的方式将二氧化碳锁定在远离大气的地方。如果我们能理解这个过程是如何运作的,我们就能预测它将如何应对气候变化。


永冻土——在北极和一些高山地区发现的冻土——已知含有数十亿吨的有机物质。出于对北极气温上升及其对永冻土的影响的担忧,许多研究人员把他们的研究方向转向了永冻土碳循环——碳在大气、土壤和植物(生物圈)以及海洋之间循环的过程。然而,人们对这种循环是如何运作的,以及它如何对变暖、变暖的气候做出反应仍知之甚少。


Galy和他的同事们从杜伦大学,巴黎体格du地球科学研究所,NERC放射性碳设施,斯德哥尔摩大学和大学因为开始描述一个特定的碳循环的北极landscape-northern加拿大麦肯齐的河流,最大的河流流入北冰洋的北美和海洋沉积物的最大的来源。研究人员推测,麦肯齐河的浑水可能会侵蚀沿途的土壤,其中一些土壤来自永冻土正在融化的地方,并将生物圈产生的物质和其中的有机碳冲刷到海洋中,从而防止有机碳的降解,并将二氧化碳释放到大气中。

研究人员在河流系统的不同深度和位置采集了样本,降低了一个专门设计的装置,以采集河流携带的水和悬浮物的样本。考虑到河流的季节变化,从2009年开始,在不同的季节里,他们从2009年开始在不同的季节里进行采样。


然后,研究人员对样本进行筛选,以分离出所含的碳。他们利用碳的一种特殊同位素——碳14——的存在来确定碳的年龄。这很重要,因为它揭示了碳的起源——岩石或生物圈。


“来自岩石的碳已经存在了几十万年,有时是几百万年,”Galy说。“另一种碳可能来自于我们取样前两天落入河中的树,也可能来自于多年冻土,而且已经有几千年的历史。”


岩石中的碳被储存在远离大气很长一段时间,并且以一种不太可能与环境发生反应而进入大气的形式存在。但是更新的生物圈碳更不稳定,更有可能发生反应,有可能进入大气层并提高二氧化碳水平。


“如果你把生物圈中的碳埋起来,你就有了一个真正的碳坑——你把可能存在于大气中的碳拿出来锁起来,”Galy说。


研究人员将他们在这条河上发现的东西与麦肯齐三角洲北冰洋海床的一个沉积物岩芯进行了比较,追踪岩石和生物圈碳到那里的沉积物沉积物。他们发现,生物圈中的大量碳——比欧亚北极地区所有主要河流的碳含量加起来还要多——都被冲进了离岸存储区。通过使用碳14,他们进一步确定这种生物圈产生的碳已经有9000年的历史了,这清楚地表明了其永久冻土层的起源。


“在很长一段时间内,这种碳不会重返大气层,”参与这项研究的杜伦大学(Durham University)副教授罗伯特•希尔顿(Robert Hilton)表示。“在地质时间尺度上,气候变暖导致海洋中的碳被隔离。”


这种隔离可能控制了自然产生的二氧化碳水平。但研究人员强调,这一自然过程的速度是人类活动(如燃烧化石燃料)二氧化碳排放量的10到20倍。


 
 
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