Boreale meren spelen een belangrijke rol in de wereldwijde koolstofcyclus. Kleine en ondiepe meren zijn er in overvloed in de noordelijke gebieden, en ze zijn vaak biologisch actief vanwege de belading van organisch materiaal uit de stroomgebieden. Omdat microben organisch materiaal afbreken dat zich heeft opgehoopt in de waterkolom en in de bodemsedimenten, de kooldioxideconcentratie in de waterkolom overschrijdt het verzadigingsniveau in veel meren, en een deel van de koolstofdioxide komt vrij in de atmosfeer.

In zijn proefschrift aan de Universiteit van Jyväskylä, MSc Petri Kiuru bestudeerde koolstofcycli in meren met behulp van een procesgebaseerd model dat de temporele evolutie van temperatuurverdeling en waterkwaliteit in een meer beschrijft. De studie was vooral gericht op de uitwisseling van koolstofdioxide tussen de waterkolom van het meer en de atmosfeer. Een ander doel van de studie was om de impact van klimaatverandering op de koolstofdynamiek in boreale meren te beoordelen.

Als gevolg van door klimaatverandering veroorzaakte stijgingen van de luchttemperatuur en jaarlijkse neerslag, boreale meren warmen op en de hoeveelheid externe belasting van organisch materiaal naar de meren kan toenemen. De onderzoeksresultaten gaven aan dat deze factoren ook de kooldioxideconcentraties in het meer kunnen verhogen en de afgifte van kooldioxide in de atmosfeer kunnen verbeteren. Met deze stijgingen moet ook rekening worden gehouden bij de schatting van toekomstige veranderingen in de wereldwijde koolstofcyclus.

In de studie, Kiuru gebruikte ook modelsimulaties om de effecten van verbeterde schattingen van lucht-water kooldioxide-uitwisseling op de bepaling van de koolstofbudgetten van boreale meren te beoordelen. Continue kooldioxidefluxmetingen die zijn uitgevoerd met nieuwe, geavanceerde methoden hebben aangetoond dat de uitwisseling van koolstofdioxide tussen de waterkolom van het meer en de atmosfeer sneller plaatsvindt dan eerder werd geschat. Vandaar, ook de omvang van de kooldioxideproductie in meren en de hoeveelheid externe koolstofbelasting, inclusief belasting via grondwater, nader moeten worden beoordeeld.

Procesgebaseerde modellen zijn belangrijke hulpmiddelen bij het illustreren en bestuderen van de complexe dynamische processen in een meer. Ze stellen onderzoekers in staat om een ​​uitgebreide beschrijving van een meer te bouwen en het samenspel tussen verschillende componenten van het meersysteem te bestuderen, zoals ijsbedekking; hydrodynamica; thermisch, chemisch, en biologische omstandigheden; en het laden van het stroomgebied. Het verticale meermodel dat in het onderzoek is ontwikkeld en toegepast, kan verder worden gebruikt in zoetwaterecosysteemonderzoek. De modelleringstool kan worden toegepast om koolstofcycli in verschillende meren te beschrijven, zowel onder huidige als toekomstige omstandigheden, vooral in combinatie met modellen die hydrologische en biochemische processen in stroomgebieden van meren en stofbelading vanuit stroomgebieden simuleren.