Изменение климата усиливает поток углекислого газа из озер

Бореальные озера играют значительную роль в глобальном углеродном цикле. Мелкие и неглубокие озера широко распространены в северных регионах и часто биологически активны из-за поступления органического вещества с водосборных территорий. Поскольку микробы разлагают органику, накопленную в толще воды и донных отложениях, концентрация CO₂ в воде многих озер превышает уровень насыщения, и часть углекислого газа высвобождается в атмосферу.

В своей диссертации в Университете Йювяскюля магистр наук Петри Киуру изучал углеродный цикл в озерах с помощью процессно-ориентированной модели, описывающей временную эволюцию распределения температуры и качества воды. Исследование было сосредоточено на обмене CO₂ между толщей воды озера и атмосферой. Другой целью работы была оценка влияния изменения климата на углеродную динамику в бореальных озерах.

Из-за вызванного изменением климата роста температуры воздуха и годового количества осадков бореальные озера нагреваются, а объем внешней нагрузки органического вещества в озера может увеличиться. Результаты исследования показали, что эти факторы также могут повышать концентрацию CO₂ в озерах и усиливать его выброс в атмосферу. Эти увеличения также следует учитывать при оценке будущих изменений глобального углеродного цикла.

В исследовании Киуру также использовал модельное имитационное моделирование для оценки влияния уточненных оценок обмена CO₂ на границе воздух-вода на определение углеродного баланса бореальных озер. Непрерывные измерения потока CO₂, выполненные новыми усовершенствованными методами, показали, что обмен углекислым газом между водной толщей озера и атмосферой происходит быстрее, чем предполагалось ранее. Следовательно, масштабы производства CO₂ в озерах и объем внешней углеродной нагрузки, включая поступление через грунтовые воды, также следует оценивать более тщательно.

Процессно-ориентированные модели являются важным инструментом для иллюстрации и изучения сложных динамических процессов в озере. Они позволяют исследователям построить комплексное описание водоема и изучить взаимодействие между различными компонентами озерной системы, такими как ледовый покров, гидродинамика, термические, химические и биологические условия, а также нагрузка с водосбора. Вертикальная озерная модель, разработанная и примененная в исследовании, может быть далее использована в исследованиях пресноводных экосистем. Этот инструмент моделирования можно применять для описания углеродного цикла в различных озерах как в современных, так и в будущих условиях, особенно вместе с моделями, имитирующими гидрологические и биохимические процессы в водосборах озер и поступление веществ с них.