Τα ποτάμια και τα ρέματα αποτελούν μια σημαντική οδό στον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα, απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και μεθάνιο (CH4) από τις υδάτινες επιφάνειες τους στην ατμόσφαιρα. Μέχρι σήμερα, το CO2 και το CH4 που εκπέμπονται από τα ποτάμια θεωρούνταν ότι προέρχονταν κυρίως από την πρόσφατη (υποδεκαετή) παραγωγή βιομάζας και, ως εκ τούτου, μέρος της αναπνοής του οικοσυστήματος.
Τα αποτελέσματα της νέας έρευνας
Στη νέα έρευνα οι ερευνητές συνδυάζουν νέες και δημοσιευμένες μετρήσεις για να δημιουργήσουμε μια παγκόσμια βάση δεδομένων για την περιεκτικότητα σε ραδιενεργό άνθρακα του διαλυμένου ανόργανου άνθρακα (DIC), του CO2 και του CH4 των ποταμών. Το ισοτοπικό ισοζύγιο μάζας της βάσης δεδομένων μας υποδηλώνει ότι το 59 ± 17% των παγκόσμιων εκπομπών CO2 των ποταμών προέρχεται από παλαιό άνθρακα (γεννημένους στη χιλιετία ή μεγαλύτερους), η απελευθέρωση του οποίου συνδέεται με τη λιθολογία και το βίωμα της λεκάνης απορροής των ποταμών.
Αυτή η προηγουμένως άγνωστη απελευθέρωση παλαιού, προβιομηχανικής ηλικίας άνθρακα στην ατμόσφαιρα από μακροπρόθεσμα αποθέματα εδάφους, ιζημάτων και γεωλογικού άνθρακα μέσω πλευρικής υδρολογικής δρομολόγησης ισοδυναμεί με 1,2 ± 0,3 Pg C ετησίως−1, παρόμοιο σε μέγεθος με την καθαρή ανταλλαγή χερσαίων οικοσυστημάτων. Συνέπεια αυτής της ροής είναι μια μεγαλύτερη από την αναμενόμενη καθαρή απώλεια άνθρακα από παλαιωμένα αποθέματα οργανικής ύλης στην ξηρά. Αυτό απαιτεί επανεκτίμηση της τύχης του ανθρωπογενούς άνθρακα στα χερσαία συστήματα και στους παγκόσμιους προϋπολογισμούς και μοντέλα κύκλου άνθρακα.
Η εξαγωγή άνθρακα από τα ποτάμια
Τα ποτάμια αποτελούν έναν κρίσιμο σύνδεσμο μεταξύ των χερσαίων, ατμοσφαιρικών και θαλάσσιων κύκλων άνθρακα, αποθηκεύοντας, μετασχηματίζοντας και εξάγοντας ανόργανο και οργανικό άνθρακα. Σε παγκόσμιο επίπεδο, τα ποτάμια και τα ρέματα εκπέμπουν περίπου 2,0 (1,6–2,2) Pg C έτος−1 στην ατμόσφαιρα ως CO2, μαζί με 28 (16,7–39,7) Tg CH4 ανά έτος. Αυτές οι εκπομπές άνθρακα ισοδυναμούν με το 59% της καθαρής επίγειας απορρόφησης άνθρακα (καθαρή ανταλλαγή οικοσυστήματος) ή περίπου το 1,8% της επίγειας ακαθάριστης πρωτογενούς παραγωγής (ΑΠΠ). Η εξαγωγή άνθρακα από τα ποτάμια είναι συχνά το δεύτερο μεγαλύτερο συστατικό της απώλειας άνθρακα από τα οικοσυστήματα μετά την αναπνοή του εδάφους. Η ηλικία του άνθρακα που τροφοδοτεί τις εκπομπές των ποταμών στην ατμόσφαιρα - είτε προέρχεται από ταχείες, υποδεκαετείς είτε από πολύ παλαιότερες πηγές - αποτελεί ένα αξιοσημείωτο κενό γνώσης στους προβιομηχανικούς, σύγχρονους και μελλοντικούς κύκλους άνθρακα.
Τα ποτάμια βρίσκονται στη διασύνδεση του κύκλου του άνθρακα σε χρονικές κλίμακες. Ένα μεγάλο μέρος των εκπομπών CO2 των ποταμών παράγεται από έναν συνδυασμό επίγειας αναπνοής οργανικού άνθρακα που έχει πρόσφατα δεσμευτεί με φωτοσύνθεση και παραγωγής και αναπνοής εντός του ποταμού. Έτσι, οι εκπομπές CO2 των ποταμών θεωρούνται γενικά συστατικό του σύγχρονου κύκλου άνθρακα που τροφοδοτείται από τον ετήσιο έως δεκαετή κύκλο άνθρακα. Ωστόσο, τα ποτάμια μεταφέρουν επίσης παλαιότερο άνθρακα, όπως οργανική ύλη σε σωματιδιακή μορφή και διαλυμένη μορφή, ενώ οι παλαιωμένες ποτάμιες DIC, CO2 και CH4 έχουν παρατηρηθεί άμεσα.
Ο προσδιορισμός της ηλικίας των ποταμιών
Οι ηλικίες των ποταμών DIC, CO2 και CH4 ποικίλλουν ανάλογα με την πηγή άνθρακα που παραδίδεται στους ποταμούς. Τα παλαιότερα αποθέματα άνθρακα στις λεκάνες απορροής των ποταμών είναι ο άνθρακας που προέρχεται από πετρώματα («πετρογενής» ή γεωλογικός) σε ανθρακικά ορυκτά και η οργανική ύλη των πετρωμάτων. Η χημική αποσάθρωση και η διάβρωση μπορούν να κινητοποιήσουν αυτές τις πηγές άνθρακα και να τις κατευθύνουν στους ποταμούς.
Αντίθετα, η ετερότροφη αναπνοή της οργανικής ύλης του εδάφους μπορεί να παράγει CO2 και CH4 με ηλικία που κυμαίνεται από αρκετά χρόνια έως χιλιετίες. Αυτά τα αέρια μπορούν να διαλυθούν στο νερό και να μετακινηθούν από τα εδάφη και τα ιζήματα σε νερά ποταμών και ποταμών. Ο παλαιότερος άνθρακας, ο οποίος μπορεί να προέρχεται από βαθύτερα εδαφικά προφίλ, αντιπροσωπεύει μια επανεισαγωγή προηγουμένως αποθηκευμένου εδαφικού άνθρακα στον σύγχρονο κύκλο του άνθρακα και, όπου σχετίζεται με ανθρωπογενείς διαταραχές όπως η αλλαγή χρήσης γης, μπορεί να αντιπροσωπεύει μια πηγή ανθρωπογενών εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Oι τρεις πιθανές πηγές άνθρακα των ποταμών ορίζονται ως «δεκαετίας» (που έχουν ενσωματωθεί στη βιόσφαιρα μέσω της φωτοσύνθεσης από το 1955), «χιλιετίας» (βιόσφαιρας άνθρακας που είναι ηλικίας εκατοντάδων έως αρκετών χιλιάδων ετών) και «πετρογενής» (ηλικίας άνω των περίπου 55.000 ετών). Για να κατανοήσουμε τον ρόλο των παγκόσμιων εκπομπών άνθρακα των ποταμών στο κλιματικό σύστημα, είναι απαραίτητο να προσδιορίσουμε τις σχετικές συνεισφορές των δεκαετιών εισροών έναντι αυτών των «παλαιών» (ηλικίας χιλιετίας και πετρογόνων) πηγών άνθρακα.
Παλαιό CO2 που εκπέμπεται από παγκόσμιους ποταμούς
Για να περιορίσουμε καλύτερα την προέλευση των εκπομπών CO2 των ποταμών, μοντελοποιήσαμε τις πιθανές συνεισφορές από πηγές άνθρακα της δεκαετίας και της χιλιετίας, αφού λάβαμε υπόψη τις δημοσιευμένες εκτιμήσεις των πετρογόνων εισροών των ποταμών από την αποσάθρωση ανθρακικών ορυκτών και οργανικής ύλης πετρωμάτων. Λόγω της περιορισμένης διαθεσιμότητας δεδομένων, δεν είναι δυνατόν να συσχετιστούν τα δεδομένα F14C με πληροφορίες αποσάθρωσης που αφορούν συγκεκριμένες λεκάνες απορροής.
Ένα νέο εννοιολογικό μοντέλο CO2 των ποταμών
Η ευρεία συνεισφορά του παλαιού άνθρακα στις εκπομπές CO2 των ποταμών αμφισβητεί τα υπάρχοντα μοντέλα. Οι εκπομπές CO2 των ποταμών θεωρείται συνήθως ότι κυριαρχούνται από την πλευρική δρομολόγηση των χερσαίων GPP, παράλληλα με την παραγωγή εντός του ποταμού. Ορισμένες εκτιμήσεις των παγκόσμιων εκπομπών CO2 των ποταμών αναφέρουν ότι οι πετρογόνες πηγές άνθρακα είναι μικρές, με βάση έναν περιορισμένο αριθμό παρατηρήσεων 14C-DIC6.
Άλλες συνθέσεις εκπομπών CO2 από εσωτερικά ύδατα έχουν επισημάνει ότι οι εισροές από την γενιά των millennials και την πετρογενή παραγωγή αποτελούν ένα σημαντικό κενό γνώσης, και όπου αυτές οι παλιές πηγές περιλαμβάνονται στις αναλύσεις, δεν θεωρούνται άμεσος παράγοντας που συμβάλλει στην απελευθέρωση CO2 από τους ποταμούς.
www.worldenergynews.gr
