环境保护：北极春季融雪产生新的二氧化碳

阿拉斯加的乌恰格维克或尤奇亚维克市（Utqiagvik）以前被称为巴罗市（Barrow），在这里的生态系统生态学家及博士后研究员Kyle Arndt正在检查由圣地亚哥州立大学设置的测量设备。
研究表明，北极变暖相比全球要快一倍，同时，北极土壤所含二氧化碳的量是其大气中的大约两倍。圣地亚哥州立大学的研究结果显示，北极地区春季融化的雪水渗入土壤中，会产生二氧化碳，其速度之快出人意料。
这些二氧化碳并不算在从地底逃逸出的那部分碳之内，也就是说，当下的测量技术仍无法完全解释全球变暖的加速现象。
圣地亚哥州立大学博士后Kyle Arndt和研究生态系统的生态学家Donatella Zona在阿拉斯加的尤奇亚维克市待了几年，评估当地情况，而后回到圣地亚哥，分析他们的发现。
寒冷季节是年度碳平衡中至关重要的一环，人们认为它对碳生产的影响微乎其微。

图片来源：维基百科
通过分析土壤岩心样本，他们发现，在春季融雪期间，土壤不仅捕获了逃逸的温室气体，而且可能增加了新的碳产量。
他们在今年6月30日发表于《全球变化生物学》（Global Change Biology）的论文表示：消融所造成的碳排放要占到总量的一半，这相当于植物在夏季吸收二氧化碳的量。但严酷的冬春季节使得科学家们难以进入北极进行研究，故该发现填补了长久以来的数据空白。
“以前我们没有这些数据，不看不知道，这些生态系统正在迅速变暖，”Arndt说。“北极将会成为二氧化碳的‘源’，这是很多模型已经预测到的，但是，如果不考虑春季过程，这个‘源’的规模或许就被低估了。”
本文的第一作者Arndt在2016年夏天到达尤奇亚维克市，负责维护由圣地亚哥州立大学生态学家Walter Oechel设置的仪器设备，后者在北极地区已经工作了将近40年。
Arndt利用涡度相关法（eddy covariance）测量通量，这是一种可以测量土壤和大气之间二氧化碳通量的技术，也可以用来测量地面与空气温度，地面热通量，积雪深度等等。
热通量是在一定时间内，每单位表面积所输送的能量，该数据在冰冻期间是很难获得的。Zona说，Arndt“提出了在春季冰雪融化期间测量的想法，这是为了填补北极寒冷季节热通量数据的空白。”
Arndt还与圣地亚哥州立大学的微生物学家David Lipson合作，后者收集了土壤岩心样本，这有助于Arndt和Zona获悉春秋季土壤的物理特性。
“我们发现岩心中央有许多空洞，可以容纳融化的雪。融化的雪富含氧气，有助于二氧化碳生成。”据此，Arndt断定，新生成的二氧化碳确实存在。
铁是土壤所含元素的一种，Arndt等人的分析表明，土壤中的铁都被完全氧化了，表明土壤中的新鲜氧气结合并氧化了铁元素。同时，研究人员还检测到融雪期间二氧化碳排放量持续上升，表明这段时期确实存在二氧化碳生成。
较简单的数据分析模型或许会忽略融雪和快速氧气输入导致的急剧变暖。

“土壤中发生的事情比我们之前想象的要多得多，” Arndt说道，“大自然之所以高效，是因为它优先分解较轻而非较重的化合物，从而产生独特的同位素特征，就像指纹一样。通过观察同位素，我们可以知道这些化合物存在的时间以及碳的来源。”
下一步，Arndt和Zona计划专注于同位素分析，重建样品中化合物的年龄，以及了解这些结果的长远意义。
“我们将会探求二氧化碳释放的长期趋势，以及过去十年中热通量的变化，”Zona说。
翻译：姬翔
审校：赵欢
引进来源：圣地亚哥州立大学
引进链接：https://phys.org/news/2020-07-arctic-snowmelt-triggers-fresh-carbon.html


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