研究人员发现气候在溪流中的碳释放中起着重要作用

与汽车和工厂相比，有一个不太明显的碳排放源：河流和溪流。内陆水域向大气中释放碳，但它们的贡献取决于它们从矿物质和其他来源溶解的无机碳(DIC)的浓度。但哪些因素会影响DIC浓度?宾夕法尼亚州立大学的一组工程师现已确定，排水量(或流经河流或溪流的水量)和气候本身都可能产生重大影响。

他们在全球生物地球化学循环中发表了他们的结果。

“在这项工作中，我们想了解美国各地的河流DIC浓度如何变化，以及它们如何受到气候和不同流域的不同条件的影响，比如它们的地质、植被和其他土地利用方面，”第一作者布林说。斯图尔特，土木与环境工程系环境工程研究生。“我们还想了解DIC的出口在不同地点有何不同，以及这是否也受到这些不同流域特征的影响。”

根据斯图尔特的说法，研究人员专注于两个分析尺度：个体和跨站点碳输出。

为了进行跨站点分析，研究人员检查了美国本土100多条微扰河流的平均DIC浓度、流域特征、气候和平均流量的数据。对于单个地点的分析，研究人员重点关注100多条河流和另外六个地点的瞬时DIC浓度和排放，他们拥有土壤二氧化碳数据。瞬时值代表特定的时刻，提供有关DIC运输方式的短期动态的见解。

研究人员发现，对于几乎所有的单个部位，瞬时DIC浓度都会随着放电而降低。

“DIC更集中在深度，因此它在低流量条件下对溪流有贡献，”通讯作者、宾夕法尼亚州立工程学院土木与环境工程教授LiLi说。“然后，随着排放量的增加，流经浅层地下的降水会产生更多的水。溪流中的DIC浓度将被稀释。我们在美国看到了这种普遍模式，其中存在这种负模式低流量条件下浓度高，高流量条件下浓度低。”

对于比较来自100多个溪流的数据的跨站点分析，研究人员发现干旱地区的长期平均DIC浓度高于潮湿地区。Stewart表示，这表明气候对DIC浓度的影响比之前认为的要大。

“在过去，人们更加关注地质学来推动溪流中的DIC浓度。虽然气候已被认为是一个重要方面，但它并未被视为影响溪流DIC的主要因素，”斯图尔特说。“但这就是我们在这里的分析中看到的：气候是DIC浓度的主要驱动因素。”

李说，现场位置进一步支持了这一发现。

“我们只关注人类直接影响最小的地方，比如森林，我们可以得出结论，这是气候变化和变暖，而不是农业或土地开发等人类影响，”李说。“当气候变得更加干燥时，在很多地方我们将看到气候变化对这种水化学的影响，即使没有直接的人类影响。”