環境保護：北極春季融雪產生新的二氧化碳

阿拉斯加的烏恰格維克或尤奇亞維克市（Utqiagvik）以前被稱為巴羅市（Barrow），在這裏的生態係統生態學家及博士後研究員Kyle Arndt正在檢查由聖地亞哥州立大學設置的測量設備。
研究表明，北極變暖相比全球要快一倍，同時，北極土壤所含二氧化碳的量是其大氣中的大約兩倍。聖地亞哥州立大學的研究結果顯示，北極地區春季融化的雪水滲入土壤中，會產生二氧化碳，其速度之快出人意料。
這些二氧化碳並不算在從地底逃逸出的那部分碳之內，也就是說，當下的測量技術仍無法完全解釋全球變暖的加速現象。
聖地亞哥州立大學博士後Kyle Arndt和研究生態係統的生態學家Donatella Zona在阿拉斯加的尤奇亞維克市待了幾年，評估當地情況，而後回到聖地亞哥，分析他們的發現。
寒冷季節是年度碳平衡中至關重要的一環，人們認為它對碳生產的影響微乎其微。

圖片來源：維基百科
通過分析土壤岩心樣本，他們發現，在春季融雪期間，土壤不僅捕獲了逃逸的溫室氣體，而且可能增加了新的碳產量。
他們在今年6月30日發表於《全球變化生物學》（Global Change Biology）的論文表示：消融所造成的碳排放要占到總量的一半，這相當於植物在夏季吸收二氧化碳的量。但嚴酷的冬春季節使得科學家們難以進入北極進行研究，故該發現填補了長久以來的數據空白。
“以前我們沒有這些數據，不看不知道，這些生態係統正在迅速變暖，”Arndt說。“北極將會成為二氧化碳的‘源’，這是很多模型已經預測到的，但是，如果不考慮春季過程，這個‘源’的規模或許就被低估了。”
本文的第一作者Arndt在2016年夏天到達尤奇亞維克市，負責維護由聖地亞哥州立大學生態學家Walter Oechel設置的儀器設備，後者在北極地區已經工作了將近40年。
Arndt利用渦度相關法（eddy covariance）測量通量，這是一種可以測量土壤和大氣之間二氧化碳通量的技術，也可以用來測量地麵與空氣溫度，地麵熱通量，積雪深度等等。
熱通量是在一定時間內，每單位表麵積所輸送的能量，該數據在冰凍期間是很難獲得的。Zona說，Arndt“提出了在春季冰雪融化期間測量的想法，這是為了填補北極寒冷季節熱通量數據的空白。”
Arndt還與聖地亞哥州立大學的微生物學家David Lipson合作，後者收集了土壤岩心樣本，這有助於Arndt和Zona獲悉春秋季土壤的物理特性。
“我們發現岩心中央有許多空洞，可以容納融化的雪。融化的雪富含氧氣，有助於二氧化碳生成。”據此，Arndt斷定，新生成的二氧化碳確實存在。
鐵是土壤所含元素的一種，Arndt等人的分析表明，土壤中的鐵都被完全氧化了，表明土壤中的新鮮氧氣結合並氧化了鐵元素。同時，研究人員還檢測到融雪期間二氧化碳排放量持續上升，表明這段時期確實存在二氧化碳生成。
較簡單的數據分析模型或許會忽略融雪和快速氧氣輸入導致的急劇變暖。

“土壤中發生的事情比我們之前想象的要多得多，” Arndt說道，“大自然之所以高效，是因為它優先分解較輕而非較重的化合物，從而產生獨特的同位素特征，就像指紋一樣。通過觀察同位素，我們可以知道這些化合物存在的時間以及碳的來源。”
下一步，Arndt和Zona計劃專注於同位素分析，重建樣品中化合物的年齡，以及了解這些結果的長遠意義。
“我們將會探求二氧化碳釋放的長期趨勢，以及過去十年中熱通量的變化，”Zona說。
翻譯：姬翔
審校：趙歡
引進來源：聖地亞哥州立大學
引進鏈接：https://phys.org/news/2020-07-arctic-snowmelt-triggers-fresh-carbon.html


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