In een paar onlangs gepubliceerde artikelen, Michael Rawlins, een professor aan de afdeling geowetenschappen van de Universiteit van Massachusetts Amherst en associate director van het Climate System Research Center, heeft aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het invullen van ons begrip van de koolstofcyclus van het noordpoolgebied - of de manier waarop koolstof wordt overgedragen tussen het land, oceaan en atmosfeer. Om toekomstige trends in atmosferische kooldioxide beter te begrijpen, en de daarmee samenhangende opwarming van de aarde, we hebben een vollediger beeld nodig van hoe koolstofkringlopen tussen reservoirs in onze wereld.

"Er is veel onderzoek gedaan naar de verticale stroom van koolstof van het land naar de atmosfeer, ", zegt Rawlins. Deze verticale stroom omvat zaken als het verbranden van fossiele brandstoffen, bosbranden, lekkend methaangas en emissies van ontdooiende permafrost. Maar er is nog een ander deel van de cyclus:de horizontale. "Er is veel minder aandacht besteed aan hoe koolstof via rivieren van het land naar de oceaan wordt overgebracht, ', zegt Rawlins.

Als het water over het land stroomt, in beken en rivieren, het neemt koolstof op, uiteindelijk dragen ze het helemaal naar de zee. Een kleine, maar niet onbelangrijke hoeveelheid van deze opgeloste organische koolstof (DOC) wordt "uitgassen" uit het rivierwater en in de atmosfeer als een broeikasgas. Wat overblijft, stroomt in de oceaan, waar het een belangrijk onderdeel wordt van voedselwebben aan de kust.

Nog, we weten relatief weinig over deze oceaanwijk, zijstromen van koolstof, vooral in het noordpoolgebied, waar metingen schaars zijn en waar snelle opwarming leidt tot intensivering van de hydrologische cyclus, verhoogde afvoer en permafrostdooi.

Dit is waar de twee papieren van Rawlins, gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research and Environmental Research Letters, kom binnen.

Rawlins en zijn co-auteurs hebben een numeriek model aangepast dat nauwkeurig de seizoensaccumulatie van sneeuw vastlegt, evenals het bevriezen en ontdooien van de bodem, door een boekhouding van de productie toe te voegen, ontleding, opslag en "laden" van DOC in beken en rivieren. Het model simuleert nu de hoeveelheid koolstof die naar de rivieren in de regio stroomt met verbazingwekkende nauwkeurigheid. Het is het eerste model dat de seizoensvariatie vastlegt in de hoeveelheid DOC die naar de oceaan wordt geëxporteerd. een duidelijke oost-west gradiënt over 24 afwateringsbassins op de noordhelling van Alaska en de relatief gelijke hoeveelheden DOC die door noord-afvoerende rivieren en door west-afvoerende rivieren stromen.

Misschien wel het belangrijkste, het model wijst op toenemende hoeveelheden zoet water en DOC geëxporteerd naar een kustlagune in Noordwest-Alaska. Vooral het jaar 2019 springt eruit, met een enorme zoetwaterexport van DOC die bijna drie keer zo groot was als de export in het begin van de jaren tachtig. "Verhoogde export van zoetwater heeft gevolgen voor het zoutgehalte en andere componenten van het aquatisch milieu van de lagune", zegt Rawlins. De veranderingen houden verband met toenemende neerslag, vooral in de zomer, en de effecten van opwarmende en ontdooiende bodems. "De grootste zoetwater- en DOC-verhogingen, " zegt Rawlins, "komen voor in de herfst, wat niet verwonderlijk is gezien de aanzienlijke verliezen aan zee-ijs in de nabijgelegen Beaufort- en Chukchi-zee, op zijn beurt verbonden met ons opwarmend klimaat."

uiteindelijk, dit nieuwe model kan wetenschappers helpen om koolstofbasislijnen te verfijnen en beter te begrijpen hoe de opwarming van de aarde de koolstofcyclus van de aarde verandert.