馬薩諸塞州阿默斯特 - 馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的一對研究人員最近發(fā)表了一項研究結(jié)果，該研究首次采用基于過程的建模方法來了解 CO2河流和溪流對大氣的貢獻(xiàn)量。該團(tuán)隊專注于科羅拉多州落基山脈的東河流域，發(fā)現(xiàn)他們的新方法比傳統(tǒng)方法準(zhǔn)確得多，傳統(tǒng)方法高估了 12 倍的CO2排放量。該研究的早期在線版本最近發(fā)表由全球生物地球化學(xué)循環(huán)。
科學(xué)家將在地球和大氣中循環(huán)的總 CO2稱為碳收支。該預(yù)算包括 CO2 的人為來源，例如來自燃燒化石燃料的 CO2來源，以及作為地球常規(guī)碳循環(huán)一部分的更自然的 CO2來源。“在全球氣候變化的時代，”馬薩諸塞州阿默斯特分校地球科學(xué)研究生、這項新研究的主要作者布賴恩·薩卡迪 (Brian Saccardi) 說，“我們需要知道 CO2的基線水平是多少，它們來自哪里以及它們是如何產(chǎn)生的。碳排放工作的物理過程。”如果沒有這樣的基線，就很難知道隨著 CO2水平的增加地球是如何變化的。
溪流和河流是自然排放 CO2的眾多場所之一——科學(xué)家們早就知道這一點(diǎn)，但這是一個非常難以確定的數(shù)字。部分原因是因為 CO2排放量波動很快，事實證明對地球上的所有河流網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理監(jiān)測是不切實際的。因此，科學(xué)家通常依靠統(tǒng)計模型來估計河流和河流排放的CO2 量。Saccardi 解釋說，問題在于這些模型沒有考慮 CO2如何從地下水進(jìn)入溪流或河流的全部復(fù)雜性，一旦到達(dá)那里會發(fā)生什么，以及有多少排放到大氣中。
“這是我們第一次考慮物理過程本身，”麻省大學(xué)阿默斯特分校地球科學(xué)教授、該論文的合著者馬修溫尼克說。“我們需要知道 CO2運(yùn)動的每一步是如何運(yùn)作的，這樣我們才能知道它們將如何應(yīng)對氣候變化。”
Saccardi 和 Winnick 設(shè)計、測試和驗證了一個“基于過程的”模型，該模型依賴于物理定律和經(jīng)驗測量來得出其估計值。兩人對科羅拉多州偏遠(yuǎn)的東河分水嶺的溪流進(jìn)行了 121 次測量，他們可以根據(jù)這些測量結(jié)果來測試他們的新模型。結(jié)果很明顯：根據(jù)研究，他們的模型比標(biāo)準(zhǔn)方法準(zhǔn)確得多。
盡管 Saccardi 和 Winnick 很快指出他們的結(jié)論僅適用于東河流域，但他們未來計劃更廣泛地應(yīng)用他們的基于過程的模型，并懷疑他們的新方法可能有助于從根本上重新評估地球的自然碳收支。
這項研究的資金由美國國家科學(xué)基金會和馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的學(xué)院啟動基金提供。
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