Подземные воды Аляски выбрасывают в океан огромное количество углерода

Замерзшая земля Арктики долгое время хранила свои секреты под слоями льда и снега. Но по мере того как исследователи все глубже погружаются в сложные механизмы работы этого удаленного ландшафта, они открывают поразительные откровения о том, как вода движется под поверхностью.
Казалось бы, незначительная струйка подземных вод под тундрой Аляски незаметно выделяет в океан огромное количество углерода.
Исследователи из Техасского университета в Остине обнаружили, что в летний период этот скрытый процесс добавляет в море Бофорта примерно 230 тонн органического углерода в день.
Подземные воды высвобождают углерод
Хотя подземные воды составляют лишь небольшую часть от общего объема воды, попадающей в океан, в теплые месяцы они выделяют столько же углерода, сколько и реки региона.
Кансу Демир, которая руководила исследованием, получая докторскую степень в Школе геонаук UT Jackson, теперь работает постдоктором в Лос-Аламосской национальной лаборатории.
«Это исследование показывает, что летом через сброс пресных подземных вод выделяется огромное количество органического углерода и углекислого газа», - говорит Демир.
Исследователи пришли к выводу, что сброс подземных вод в Арктике не только значителен, но и может играть все большую роль в высвобождении углерода по мере дальнейшего таяния вечной мерзлоты.
Роль подземных вод в изменении климата
Хотя выбросы углерода из рек, таяние льдов и таяние вечной мерзлоты хорошо задокументированы, данное исследование проливает свет на менее признанный, но не менее важный фактор.
Когда пресные подземные воды попадают в океан, они высвобождают углекислый газ (CO2), который может способствовать изменению климата. Присутствие CO2 в морской воде также может привести к закислению океана, что имеет долгосрочные последствия для морских экосистем.
По мере потепления в Арктике меняется естественное движение грунтовых вод. Исследование показывает, что пресные подземные воды активно поступают в подводные среды вдоль береговой линии, где суша встречается с морем.
Это противоречит прежним предположениям о том, что подводный сток пресных подземных вод в этом регионе крайне ограничен. Открытие вызывает опасения по поводу долгосрочных последствий увеличения сброса подземных вод для уровня углерода в Северном Ледовитом океане.
Демир и ее команда пошли дальше, отделив пресные воды от других источников подземных вод. В отличие от предыдущих исследований, в которых учитывалась рециркулирующая соленая вода, просочившаяся в землю из океана, в данном исследовании были определены источники пресной подземной воды.
Вклад подземных вод в высвобождение углерода
С помощью прямых наблюдений и численного моделирования исследователи измерили объем пресных подземных вод, поступающих в море Бофорта, и сравнили его с речным стоком.
Они обнаружили, что летом на долю пресных подземных вод приходится 3-7 % от общего объема стока трех крупных рек региона. Этот объем удивительно высок для арктических условий и сопоставим с уровнем подземного стока в регионах с умеренным климатом в более низких широтах.
Еще более поразительным это открытие делает количество органического углерода и азота, содержащихся в грунтовых водах. Несмотря на относительно небольшой объем, грунтовые воды несут почти столько же органического углерода и азота, сколько реки в этом регионе.
«В этом небольшом объеме воды подземные воды несут почти столько же органического углерода и азота, сколько и реки», - пояснил Демир.
Это означает, что даже когда арктические реки продолжают течь и выбрасывать углерод в океан, подземные воды спокойно делают то же самое, увеличивая общее воздействие выбросов углерода в регионе».
Вечная мерзлота и ее влияние
Грунтовые воды не просто движутся сквозь почву и осадочные породы по пути к морю. Она взаимодействует с вечной мерзлотой - замерзшим слоем почвы и органических веществ, которые хранят углерод на протяжении тысяч лет.
Когда вечная мерзлота тает, она высвобождает накопленный углерод в движущиеся грунтовые воды, которые затем переносят его в океан.
Этот процесс похож на функционирование эстуариев, выступающих в качестве естественных резервуаров органических веществ и питательных веществ. Однако вечная мерзлота уникальна тем, что в ней содержится огромное количество углерода.
Когда она тает, этот углерод больше не заперт, а становится частью естественного углеродного цикла. В результате значительно увеличивается количество углерода, попадающего в океан, что может способствовать дальнейшему изменению климата.
«Арктическое побережье меняется на глазах», - говорит Баяни Карденас, соавтор исследования и профессор факультета наук о Земле и планетах Школы Джексона.
«По мере таяния вечной мерзлоты она превращается в прибрежные и подводные водоносные горизонты. Даже без этого оттаивания наши исследования являются одними из первых, которые напрямую показывают существование таких водоносных горизонтов».
Это превращение имеет далеко идущие последствия. Если потепление продолжится, еще больше вечной мерзлоты растает, что увеличит количество пресной воды, уходящей под землю, и принесет еще больше углерода в океан.







