【知行荟萃 第8期】| 【Nature Geoscience】北京大学揭示全球河流碳输出新格局

 北京大学揭示全球河流碳输出新格局：陆地到海洋碳流动量远超预期

《Nature Geoscience》

英文题目：Global riverine land-to-ocean carbon export constrained by observations and multi-model assessment

中文译名：观测和多模型评估限制了全球河流陆地到海洋的碳输出

发表期刊：Nature Geoscience

第一作者：Maodian Liu et al

要点解析

2024年9月5日，北京大学城市与环境学院发布了最新的研究成果，针对全球河流碳输出的空间分布与定量估计提出了全新见解。这项研究不仅减少了现有碳流估算的不确定性，还揭示了此前被低估的全球陆地到海洋碳输出量，为全球碳循环的研究带来了新的方向。

研究背景与方法

河流在全球碳循环中扮演着至关重要的角色，它们将大量的陆地碳输送到海洋。尽管如此，对于河流碳输出的空间分布及其形态仍然存在较大的不确定性，尤其是在溶解态、颗粒态、有机与无机碳的相对贡献方面。现有的评估数据显示，不同流域的碳通量估算差异甚至超过了两个数量级，这给全球碳循环模型带来了极大的挑战。

主要发现

01 数据整合与模型优化

为解决现有评估的不一致性，研究团队结合了机器学习技术、多模型评估和最新的观测数据集，对全球河流的碳输出进行了重新评估。这一新方法显著减少了碳输出估算的不确定性，为河流碳流动的全球评估提供了更为准确的定量数据。

02 全球碳输出的精确量化

新的评估显示，全球河流每年向海洋输送的碳量为1.02 ± 0.22 (2σ) PgC yr−1（碳拍克/年），这比以往的估算要更高。该通量由四类碳组成：溶解无机碳为0.52 ± 0.17 PgC yr−1，溶解有机碳为0.30 ± 0.14 PgC yr−1，颗粒有机碳为0.18 ± 0.04 PgC yr−1，颗粒无机碳为0.03 ± 0.02 PgC yr−1。此外，地下水中的碳贡献微乎其微，仅为0.016 PgC yr−1。

03 陆地-海洋碳通量的再估算

这一研究发现，现有的碳输出估算普遍低估了0.24 PgC yr−1，特别是在《政府间气候变化专门委员会》(IPCC)提供的海洋碳预算中。因此，这一研究呼吁对全球海洋碳预算进行修订，以更好地反映陆地与海洋之间的碳流动。

此次研究对全球碳循环有着重要的科学意义。通过更精确的量化与分解，研究不仅揭示了河流在碳循环中更大的作用，还强调了陆地生态系统与海洋之间的紧密联系。由于河流碳输出直接影响海洋生态系统及气候调节能力，这一新发现对于全球气候变化预测以及应对气候变化的政策制定至关重要。

通过本研究，科学家们加深了对河流碳通量的理解，为未来气候变化的应对提供了更加准确的科学依据，同时也为修订全球海洋碳预算提供了必要的数据支持。

图解科学突破

图1. 全球和大陆河流碳输出量的不同估计值存在差异。

图2. 通过观测评估不同的河流碳输出估计值。

图3. 通过观测和多模型对全球河流碳输出进行综合研究。

图4. 高分辨率全球河流碳输出。

附图1.全球河流溶解有机碳 (DOC) 输出量（来自之前发表的估计值）。

附图2. 全球河流颗粒有机碳 (POC) 输出量。

附图3.全球河流溶解无机碳 (DIC) 输出量。

附图4. 全球河流颗粒无机碳（PIC）输出情况。

附图5. 全球河流颗粒有机碳 (POC) 输出情况。

附图6. 全球河流碳输出在大陆和流域尺度上存在差异。

附图7. 碳通量估计值变化与其平均碳通量的关系。

附图8. 新的河流碳数据集中收集的河流水柱碳浓度测量位置。。

附图9. 根据观察结果评估单个模型和基于MLA的模型集成性能。

附图10. 根据 RECCAP2 对各大洲边界的定义。请注意亚洲的更精细划分。

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