黃河流域碳匯能力受極端降雨控制

中國科學院地球環(huán)境研究所金章東研究團隊利用黃河中游潼關水文站為期三年的高分辨率（每周）河水和懸浮物樣品采集，系統(tǒng)揭示了其化學風化過程及其與極端氣候事件的耦合關系。該成果于近日發(fā)表在《水文學雜志》。

 

在全球氣候變化加劇的背景下，極端天氣-氣候事件頻發(fā)，深刻影響著地表的侵蝕風化和碳循環(huán)過程。黃土高原無機碳儲量巨大，但該區(qū)風化過程的季節(jié)和年季變化特征及其對極端氣候事件的響應機制還不清楚。

 

潼關水文站徑流、含沙量、溫度、物理侵蝕速率和化學風化速率的季節(jié)和年際變化特征。地球環(huán)境所供圖

 

該研究表明，黃河中游化學風化過程呈現(xiàn)顯著的季節(jié)與年際波動。河水呈弱堿性，溶質主要源自蒸發(fā)鹽巖溶解和碳酸鹽巖風化。碳酸鹽巖風化貢獻了約70%的總CO?消耗量，是流域核心碳匯途徑。在季節(jié)尺度上，蒸發(fā)鹽溶解速率和碳酸鹽巖風化速率受徑流量調控，呈現(xiàn)出典型的季風驅動特征；而受化學反應動力學控制的硅酸鹽巖風化，其季節(jié)性變化則相對較弱。在年際尺度上，流域年徑流量從2014年的235億m3降至2016年的165億m3，伴隨凈CO?消耗量同步下降，揭示了氣候振蕩對陸地碳匯能力的顯著調控作用。

 

尤為關鍵的是，極端降雨事件對風化通量具有瞬時放大效應。暴雨事件雖僅持續(xù)數(shù)日，卻能貢獻全年17-60%的物理侵蝕通量和6-9%的CO?消耗量，主導短期碳循環(huán)過程。潼關水文站2001-2022年水化學數(shù)據(jù)的分析進一步揭示了蒸發(fā)鹽巖與碳酸鹽巖風化對氣候變化的敏感性顯著高于硅酸鹽巖風化。進一步的模型預測表明，全球變化背景下，流域徑流量增加與極端事件頻發(fā)可能協(xié)同增強碳匯能力。該研究為全球變化背景下的碳循環(huán)研究提供了關鍵科學依據(jù)。