Изучение концентраций CO₂ и динамики потока в водотоках

В рамках углеродного цикла углекислый газ (CO₂) вымывается из почв в воду водотоков; этот CO₂ либо напрямую уходит в атмосферу с поверхности воды, либо транспортируется вниз по течению. Чтобы понять количество и изменчивость как углерода, вымываемого из почв, так и его последующей потери в атмосферу, ученым необходимо сначала понять изменчивость концентраций в воде. Хотя предыдущие исследования показали, что концентрации CO₂ значительно меняются во времени и часто связаны с расходом воды, измерения в основном основывались на ручном отборе проб низкой частоты, а не на непрерывном мониторинге, поэтому большая часть временных паттернов терялась.

Для лучшего понимания взаимосвязей между концентрациями CO₂ и расходом воды, Dinsmore et al. использовали датчики CO₂, погруженные в водную толщу, для непрерывного мониторинга концентраций в пяти водосборных бассейнах в Канаде, Великобритании и Фенноскандии. Исследуемые участки охватывали диапазон средних концентраций CO₂, гидрологических режимов и характеристик водосборов, включая быстрореагирующие малые водотоки, водотоки второго порядка и сток из озер.

Исследователи обнаружили, что взаимосвязи между концентрациями CO₂ и расходом воды неодинаковы на разных участках: на двух из них концентрации CO₂ повышались в периоды высокого расхода, а на трех других — снижались. Различия в отношениях CO₂-расход между участками можно объяснить с помощью измеримых характеристик водосборов, что дает базовый набор участков для сравнения в будущих исследованиях. Более детальный анализ транспорта CO₂ показал, что в трех из пяти водосборов наибольшее влияние на общее количество CO₂, ежегодно теряемого вниз по течению, оказывали 30% периодов с наибольшим расходом. Исходя из этого, авторы предполагают, что увеличение экстремальных осадков, прогнозируемое в связи с изменением климата, окажет большее влияние на вымывание CO₂ из почв в поверхностные воды, чем увеличение среднего количества осадков.