北极土壤甲烷消耗量可能比之前想象的要大并且在气候干燥的情况下会增加

北极湿地是已知的强温室气体甲烷 (CH 4 ) 的排放源。另一方面,排水良好的土壤可以去除大气中的甲烷。在北极和北方生物群落中,排水良好的高地土壤 覆盖了 80% 以上的陆地面积,具有很高的大气甲烷消耗潜力。尽管高地覆盖面积大且对甲烷 吸收具有潜在重要性,但人们对北极土壤甲烷吸收的基本机制、环境控制甚至规模 仍知之甚少。

东芬兰大学和蒙特利尔大学的研究人员最近领导的一项研究发现,北极土壤的甲烷 吸收量可能比之前想象的要大,并且在干燥条件下和存在不稳定碳底物的情况下,甲烷吸收量会增加。文章发表在自然科学顶级期刊之一《自然·气候变化》上。

该研究主要在加拿大西部北极地区的苔原地区 Trail Valley Creek 进行。作者使用了由 18 个自动化室组成的独特实验装置,用于连续测量甲烷通量。在加拿大北极地区如此遥远的北部地区,没有其他自动化室系统存在,全球范围内北极圈上方也只有很少的自动化室系统,其中大多数安装在甲烷排放地点。

甲烷吸收的高分辨率测量 (超过 40 000 个通量测量)揭示了以前未知的甲烷吸收的昼夜和季节动态:虽然 初夏和盛夏的下午甲烷吸收量最大,与最高土壤温度一致,但 在夏末在夜间达到顶峰。潜在的生物地球化学机制很复杂,但研究表明最强的甲烷吸收与生态系统二氧化碳(CO 2)呼吸的峰值同时发生。将 Trail Valley Creek 的通量测量与加拿大和芬兰北极地区其他地点的测量相补充表明,不稳定碳底物和养分的可用性可能会促进 北极土壤中的甲烷消耗。

在更大范围内,这些发现对于估计当前北极甲烷预算以及预测北极土壤甲烷 吸收对气候变化的未来反应高度相关。根据这项研究,北极高纬度地区自身变暖的速度比世界其他地区快四倍,其促进大气甲烷吸收的程度要小于相关的大规模干燥。

这项研究是由来自加拿大和芬兰的研究人员以及来自美国和德国的合作者组成的国际团队进行的。该研究的主要资金来源是芬兰科学院、加拿大创新基金会改变北极网络项目、ArcticNet、加拿大研究主席和 NSERC 发现资助项目。实地工作得到了 Metsähallitus 和极光研究所的支持。

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