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青藏高原東緣河流顆粒有機碳的來源、通量及氣候控制研究獲進展

2019-04-03     來源:中國科學院

  河流是連接陸地與海洋的關鍵紐帶,陸源有機碳的侵蝕及其在河流中的搬運是全球碳循環的重要環節。河流中的陸源有機碳主要來源于巖石、土壤和植被凋落物。在地質時間(大于萬年)尺度中,來自土壤和植被的生物有機碳(biospheric organic carbon)的侵蝕以及在海洋和湖泊沉積物中的有效埋藏代表了大氣CO2的碳匯;而來源于巖石的化石有機碳(petrogenic organic carbon)的氧化則是大氣CO2的碳源。在年際到千年時間尺度上,生物有機碳的積累和氧化對大氣CO2的濃度有著重要的影響。因此,大江大河中不同來源的有機碳通量及其歸宿對于人們理解全球碳循環至關重要。

  中國科學院地球環境研究所金章東領導的研究團隊,聯合英國杜倫大學Robert HiltonAlexander Densmore、美國南加州大學Joshua West和李根、加州大學歐文分校Xiaomei Xu等人,通過測量青藏高原東緣龍門山地區岷江上游及支流河流懸浮物的有機碳含量及13C14C同位素,明確了顆粒有機碳來源,并定量了生物有機碳和化石有機碳的相對通量。研究發現:

  1、龍門山地區的生物有機碳的14C年齡為~1620 +980/-870年到現代年齡(圖1),上游流域的生物有機碳較為年老,這和前人認為年老生物有機碳來自高原侵蝕的觀點一致;下游生物有機碳年輕化則說明了可能部分年老生物有機碳在河流搬運的過程中發生了氧化。

  2、化石有機碳的年侵蝕通量為0.04 ± 0.021.69 ± 0.56 tC/km2/yr,其差異主要受到物理侵蝕速率的控制,而物理侵蝕速率與坡度緊密相關。

  3、生物有機碳的年侵蝕通量為 0.21 ± 0.04 3.33 ± 0.57 tC/km2/yr,主要受到徑流和強徑流(暴雨)事件等氣候因素控制(圖2)。

  研究最后指出,全球氣候變暖會增強生物有機碳的侵蝕和埋藏,而在類似龍門山的構造活躍區,氣候和構造活動的共同作用會使得這些區域的生物有機碳侵蝕更為重要。

  以上研究結果近日在線發表在國際地學期刊Geochimica Cosmochimica Acta。該研究得到中科院、國家自然科學基金、歐盟研究委員會和杜倫大學等共同資助。

    文章鏈接

 

圖1 利用有機碳含量及14C同位素計算各個站點的化石有機碳含量和生物有機碳年齡

 

圖2 生物有機碳侵蝕速率和物理侵蝕速率、徑流量、最大日徑流量的關系

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