Дайджест за январь 2023 г.: обзор последних исследований в области газообмена между поверхностью и атмосферой

Новости проекта

Китайскими учеными исследованы источники черного углерода и его роли в поглощении радиации в восточном Китае

В исследовании показано, что эффективность поглощения массы черного углерода может быть увеличена за счет внутреннего смешивания в аэрозольной среде. Наблюдения всех парамеров атмосферы и аэрозолей проводились в течение 2 лет в различных районах Китая. Обнаружена сильная положительная корреляция между отношением непоглощающих твердых частиц черного углерода и полной массы углерода. Построена модель, основанная на использовании факторного анализа, позволяющая точно рассчитывать эффекты перемешивания черного углерода в аэрозольной среде.

Работа опубликована в журнале Science of The Total Environment

Международной группой ученых опубликована обобщающая статья о развитии Службы мониторинга атмосферы Copernicus

Международонй группой ученых в журнале Bulletin of the American Meteorological Society опубликована обобщающая статья о развитии Службы мониторинга атмосферы Copernicus (CAMS), являющейся частью программы Европейского союза по наблюдению за Землей.

На сегодня Служба объединяет 23 500 непосредственных пользователей данных и более 200 миллионов конечных пользователей по всему миру. CAMS предоставляет многочисленные глобальные и региональные информационные продукты о качестве воздуха, выбросах на основе кадастров и наблюдениях за приземными потоками парниковых газов, а также о сжигании биомассы. Доступ к продуктам CAMS является открытым и бесплатным. Многие продукты CAMS используются, например, в оценочных отчетах МГЭИК. В статье представлены основные достижения начального этапа CAMS (2014–2021 гг.) и описаны некоторые из его новых компонентов для второго этапа (2021–2028 гг.), например, новый портаk по мониторингу антропогенных выбросов CO2, который будет отслеживать глобальные антропогенные выбросы CO2 наряду с природными потокаим основных парниковых газов.

В работе французских ученых представлен анализ скрытой роли растворенного органического углерода в биогеохимическом круговороте в окислительно-слоистых озерах

Растворенный органический углерод играет решающую роль в круговороте углерода в морской и пресноводной среде из-за его участия во многих биогеохимических реакциях. Однако его содержание редко определяется количественно и характеризуется большими неопределенностями. В работе исследованы источники растворенного углерода для четырех кратерных озер в Мексике. Анализировались концентрации и изотопный состав растворенного углерода, которые сравнивались с оценками неорганического углерода и твердых частиц органического углерода. Количество растворенного органического углерода существено превышает величины, характеризующие объемы неорганического углерода и твердых углеродсодержащих частиц в озерах. Показана главенствующая роль анаэробного окисления в формировании растворенного органического углерода. Стаья позволяет существенно пересмотреть углеродный баланс озер и их роль в поглощении атмосферного СО2.

Препринт работы опубликован в препринтах Biogeosciences

В журнале Biogeosciences опубликовано исследование влияния круговорота углерода на кислородное истощение в озерах северной умеренной зоны Северного полушария

На портале препринтов объединения European Geosciences Union опубликоввана предварительная версия статьи, демонстрирующей влияние круговорота углерода на кислородное истощение в озерах северной умеренной зоны Северного полушария.

Гиполимнетическое истощение кислорода при условиях летней стратификации в озерах может привести к гипоксическим и аноксическим явлениям. Как аллохтонные, так и автохтонные нагрузки, прводящие к измененеиям количества растворенного углерода способствуют истощению кислорода в водоемах, обеспечивая субстрат для микробного дыхания; однако их относительная роль в уменьшении количества кислорода в различных озерных системах остается неопределенной. В статье использована двухслойная модель озера, включающая процессы динамики метаболизма для шести озер Северной Америки за двадцать лет (1995–2014). Физические процессы и внутренние метаболические процессы были включены в модель и использовались для прогнозирования растворенного кислорода, твердых частиц углерода и растворенного углерода. В исследовании олиготрофных, мезотрофных и эвтрофных озер обнаружено, что автохтония гораздо важнее, чем аллохтония, для гиполимнетического истощения кислорода в водоемах. Автохтонное дыхание в толще воды в наибольшей степени способствовует гиполимнетическому истощению кислорода в эвтрофных исследуемых озерах.

Проанализированы параметры выделения климатически активных газов и их свзь с метеорологическими и почвенными факторами в районе угольных и лесных пожаров

Точная идентификация ранних стадий горения для угольных и лесных пожаров важна для эффективного контроля за распространением выделения CO2 и CO. В традиционных методах мониторинга часто не учитывается влияние приземных метеорологических и почвенных факторов на выделение газов. В опубликованной работе рассматривается весь диапазон условий влияющих на потоки СО2 и СО на ранней стадии горения. Результаты показывают, что на ранней стадии горения закономерности изменения концентраций СО2 и СО в разных регионах носят аномальный характер, причем концентрация СО2 превышала концентрацию СО. Концентрации СО2 и СО в неглубокой почве увеличивались с увеличением глубины почвы, и по сравнению с другими участками концентрация СО2 и СО была самой высокой. Неглубокая почва и CO2 были определены как ключевые области и характерные газы для определения ранней стадии горения. Поток СО2 уменьшался с увеличением глубины почвенного слоя. Изменение потока CO2 на поверхности почвы также контролируется метеорологическими и почвенными факторами, и существует определенная связь между интенсивностью потока и дыханием почвы. Исследование обеспечивает теоретическую основу для эффективного учета потоков СО2 и СО на ранних стадиях пожаров.

Исследование опубликовано в журнале "Environmental Research"

Китайскими учеными исследована различная сезонная реакция потоков углерода на экстремальные засухи

Засухи влияют на межгодовую изменчивость глобальных потоков углерода на суше и оказывают масштабное воздействие на углеродный цикл, особенно в контксте измененеий климата, предполагающих более интенсивные и частые засухи. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что воздействие засух на углеродный цикл различается в разные сезоны, однако количественное исследование сезонных различий отсутствует. В статье используются различные данные, включая индексы вегетации, полученные с помощью дистанционного зондирования, а также динамические модели растительности. Это позволило количественно оценить сезонную реакцию растительности на экстремальные засухи. Обнаружено, что летние засухи вызывают наибольшие отрицательные отклики индекса площади листьев и чистой продуктивности экосистемы, а осенние засухи в значительной степени подавляют поглощение углерода. Если рассматривать биотические факторы, то эффекты памяти (рост растительности в предыдущем сезоне влияет на рост в текущем сезоне) в значительной степени способствуют смягчению стресса от засухи, поскольку вегетация в предыдущем сезоне компенсирует потерю растительности во время засухи. Полученные результаты не только дают количественную оценку сезонных различий в потоках углерода, но и позволяют доказать, что потоки углерода более чувствительно реагируют на засуху, чем на вегетацию.

Исследование опубликовано в журнале "Agricultural and Forest Meteorology"

Опубликовано исследование испанских и китайских ученых о зависимости влияния азота на потоки углерода от атмосферных осадков в различные периолы года

В исследовании показано, что осадки и антропогенный азот (N) могут оказывать сильное воздействие на потоки углерода (C) в экосистеме и эффективность использования воды растениями, особенно на полузасушливых засоленных и щелочных пастбищах, которые испытывают как дефицит азота, так и пресной воды. Чтобы лучше понять механизм влияния азота и осадков на потоки углерода, авторы провели рандомизированный эксперимент по добавлению азота, включающий пять уровней азота (от 0 до 40 г м–2 в год). Эксперимент проводился на луговых ландшафтах в период с 2016 по 2019 г.г. Исследовались зависимости от годовых сумм осадков и осадков в начале вегетационного периода. Было обнаружено, что поступление азота снижало суммарные потоки углерода в экосистеме, причем это снижение существенно зависило от количества осадков. Важно, что наиболее сильным управляющим фактором была суммы осадков в течение вегетационного периода, а роль годовых сумм осадков была мала. Настоящее исследование улучшает наше понимание взаимосвязанных механизмов динамики углерода, азота и воды, формируемых глобальными изменениями климата.

Исследование опубликовано в журнале Agricultural and Forest Meteorology

Опубликовано исследование о влиянии ухода за сорняками на транспирацию и усвоение углерода оливковыми деревьями

Воздействие на покров сорняков - это традиционная практика, используемая в оливковых рощах. Травянистые растения в аллеях между деревьями могут увеличить способность этой агроэкосистемы поглощать углерод. Однако влияние этой практики на ассимиляцию углерода на уровне листьев оливковых деревьев изучено слабо. Важным фактором является то, что наличие других видов, конкурирующих с оливковыми деревьями за воду в почве, может изменить эффективность водопользования, ключевой параметр в контексте изменения климата. В этом исследовании анализируется отдельно ассимиляция углерода листьями, транспирация и эффективность использования воды. Эксперимент проводился в экосистеме, покрытой сорняками, в которой затем травянистые растения скашивались и оставлялись на земле. При этом проводились измерения потоков углерода с помощью вихревой ковариации. Обнаружено, что скошенные сорняки снижали увеличивали углерода в почве, и эти изменения сопровождались снижением поглощения СО2 листьями оливковых деревьев. Таким образом, хотя присутствие спонтанных сорняков увеличивало ежегодное поглощение углерода экосистемой в оливковом саду, сезонные колебания сквестрации уменьшались при уходе за сорняками.

Исследование опубликовано в журнале Agricultural and Forest Meteorology

В журнале Science опубликован анализ работ специалистов компании ExxonMobil в части сценарных исследований климата

В журнале Science опубликован анализ работ специалистов компании ExxonMobil в части сценарных исследований климата, а также проведено сопоставление их с публичными заявлениями менеджмента компании по этим вопросам.

На основе отчетов компании количественно оцениваются все имеющиеся прогнозы глобального потепления, задокументированные и во многих случаях смоделированные учеными ExxonMobil Corp в период с 1977 по 2003 год. Большинство их прогнозов точно предсказывают потепление, которое согласуется с последующими наблюдениями. Их прогнозы также соответствовали прогнозам независимых академических и государственных институтов. ExxonMobil Corp также уверенно отвергали перспективу приближающегося ледникового периода, точно предсказали, когда впервые будет обнаружено глобальное потепление, вызванное деятельностью человека, и разумно оценили «углеродный баланс» для удержания потепления ниже 2°C. Однако по каждому из этих пунктов публичные заявления компании о науке о климате противоречили ее собственным научным данным.