两位麻省大学阿默斯特分校的科学家如何平衡地球的自然碳预算

马萨诸塞州阿默斯特 - 马萨诸塞大学阿默斯特分校的一对研究人员最近发表了一项研究结果，该研究首次采用基于过程的建模方法来了解 CO2河流和溪流对大气的贡献量。该团队专注于科罗拉多州落基山脉的东河流域，发现他们的新方法比传统方法准确得多，传统方法高估了 12 倍的CO2排放量。该研究的早期在线版本最近发表由全球生物地球化学循环。

科学家将在地球和大气中循环的总 CO2称为碳收支。该预算包括 CO2 的人为来源，例如来自燃烧化石燃料的 CO2来源，以及作为地球常规碳循环一部分的更自然的 CO2来源。“在全球气候变化的时代，”马萨诸塞州阿默斯特分校地球科学研究生、这项新研究的主要作者布赖恩·萨卡迪 (Brian Saccardi) 说，“我们需要知道 CO2的基线水平是多少，它们来自哪里以及它们是如何产生的。碳排放工作的物理过程。”如果没有这样的基线，就很难知道随着 CO2水平的增加地球是如何变化的。

溪流和河流是自然排放 CO2的众多场所之一——科学家们早就知道这一点，但这是一个非常难以确定的数字。部分原因是因为 CO2排放量波动很快，事实证明对地球上的所有河流网络进行物理监测是不切实际的。因此，科学家通常依靠统计模型来估计河流和河流排放的CO2 量。Saccardi 解释说，问题在于这些模型没有考虑 CO2如何从地下水进入溪流或河流的全部复杂性，一旦到达那里会发生什么，以及有多少排放到大气中。

“这是我们第一次考虑物理过程本身，”麻省大学阿默斯特分校地球科学教授、该论文的合著者马修温尼克说。“我们需要知道 CO2运动的每一步是如何运作的，这样我们才能知道它们将如何应对气候变化。”

Saccardi 和 Winnick 设计、测试和验证了一个“基于过程的”模型，该模型依赖于物理定律和经验测量来得出其估计值。两人对科罗拉多州偏远的东河分水岭的溪流进行了 121 次测量，他们可以根据这些测量结果来测试他们的新模型。结果很明显：根据研究，他们的模型比标准方法准确得多。

尽管 Saccardi 和 Winnick 很快指出他们的结论仅适用于东河流域，但他们未来计划更广泛地应用他们的基于过程的模型，并怀疑他们的新方法可能有助于从根本上重新评估地球的自然碳收支。

这项研究的资金由美国国家科学基金会和马萨诸塞大学阿默斯特分校的学院启动基金提供。

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