Исследователи сделали ключевое открытие о работе горных потоков

Исследование, проведенное в Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL), заставило ученых пересмотреть стандартный подход к расчету скорости газообмена между горными потоками и атмосферой. Работа в водотоках кантонов Во и Вале показала, что уравнения, основанные на данных равнинных рек, в среднем в 100 раз занижают фактическую скорость газообмена в горных потоках.

Это открытие, опубликованное в журнале Nature Geoscience, позволит ученым создавать более точные модели роли горных потоков в глобальных биогеохимических потоках. Учитывая, что горы покрывают более 30% поверхности Земли, последствия этого открытия весьма значительны.

Больше турбулентности

В водных экосистемах, таких как горные потоки, организмы потребляют кислород и выделяют CO₂. Эти газы должны постоянно обмениваться с атмосферой. Горные потоки, стекая по крутым склонам и неровной местности, создают сильную турбулентность и захватывают пузырьки воздуха, образуя «белую воду». Эти пузырьки значительно ускоряют газообмен — аналогичный механизм работает при появлении «барашков» на поверхности бурного моря. До сих пор вклад пузырьков воздуха игнорировался, и для расчетов использовались те же подходы, что и для спокойных равнинных рек.

Более точные расчеты

В 2016 году исследователи из EPFL установили более 130 датчиков в горных потоках, чтобы изучить это явление. Для точного измерения скорости газообмена первый автор исследования Эмбер Улсет добавила в воду небольшие количества аргона в качестве инертного трассера. Используя передовые лабораторные методы, ученые смогли измерить потерю аргона по течению и смоделировать скорость газообмена. Результаты показали, что реальная скорость в горных потоках в среднем в 100 раз выше расчетной по старым уравнениям.

Важные последствия

«Наши выводы имеют большое значение. Они говорят о том, что мы недооценивали влияние многочисленных небольших горных потоков в наших биогеохимических моделях. Это открывает новое направление исследований», — говорит соавтор работы, директор лаборатории SBER Том Баттин. Его лаборатория уже работает над продолжением этого исследования, включая разработку новой модели для прогнозирования выбросов CO₂ из горных потоков по всему миру.