Wetenschap
Het droogtedilemma in Zuid-Korea ontrafelen:kunnen reservoirs een koolstofbron zijn?
Onderzoekers analyseerden gegevens over de waterkwantiteit en -kwaliteit uit binnenlandse landbouwreservoirs om licht te werpen op de hydrologische gevolgen van een ernstige droogte op de verslechtering van de waterkwaliteit.
Professor Jonghun Kam en Kwang-Hun Lee, een Ph.D. student, van de afdeling Environmental Science and Engineering aan de Pohang University of Science and Technology (POSTECH) onderzoeksresultaten zijn onlangs gepubliceerd in Water Research .
De recente klimaatcrisis heeft geresulteerd in frequentere extreme weersomstandigheden, zoals droogtes en overstromingen. Hoewel modellen de verwachte effecten van deze extreme gebeurtenissen op de mondiale water- en koolstofcyclus hebben geschetst, zijn de pogingen om ze kwantitatief te begrijpen met behulp van observatiegegevens beperkt door de beperkte beschikbare big data over de kwantiteit en kwaliteit van water.
In het voorjaar is er voor het begin van de rijstaanplanting voldoende water nodig in de rijstvelden en velden in Zuid-Korea. Omdat de neerslag niet consistent is van jaar tot jaar en van seizoen tot seizoen, zijn er in het hele land ruim 3.000 landbouwreservoirs gebruikt voor het beheer van de watervoorraden.
Gegevens over het waterpeil uit landbouwreservoirs monitoren de hoeveelheid water die beschikbaar is tijdens het plantseizoen van gewassen, waarbij sinds 2020 extra seizoensgebonden gegevens over de waterkwaliteit uit de reservoirs worden verzameld. Deze dataset op nationaal niveau uit de reservoirs biedt een unieke kans om de gekoppelde dynamiek van de reservoirs te onderzoeken. water- en koolstofcyclus.
In hun onderzoek maakten onderzoekers gebruik van geroteerde hoofdcomponentenanalyse om de belangrijkste vormen te extraheren uit de uitgebreide datasets van waterstanden en waterkwaliteit die informatie omvatten over watervolumes en totale organische koolstofconcentraties (TOC) uit meer dan 2.200 landbouwreservoirs in Korea, variërend van 2020 tot 2020. 2022.
Tijdens de onderzoeksperiode varieerden de reservoirvolumes van 289 tot 360 ton (10 6 t), TOC-concentraties varieerden tussen 3,54 en 4,60 mg/l, en TOC-belastingen varieerden van 1.165 tot 1.492 ton.
De eerste belangrijke methode van de geroteerde hoofdcomponentenanalyse bracht een opmerkelijke trend aan het licht:toen de watertemperatuur steeg en de reservoirniveaus afnamen als gevolg van de droogte in de zuidelijke regio van het Koreaanse schiereiland in 2022, was er een overeenkomstige toename van de TOC-concentraties. In de tweede belangrijke modus observeerden de onderzoekers een significante correlatie tussen fluctuaties in reservoirniveaus in het centrale gebied en verschuivingen in TOC-concentraties.
Bovendien bleek uit het onderzoek dat verhoogde TOC-concentraties werden waargenomen in een regio waar een groter deel van de rijstvelden rondom landbouwreservoirs bestond. Deze bevindingen onderstrepen de potentiële verschuiving van de rol van landbouwreservoirs van koolstofopslag naar koolstofbron die koolstof in de atmosfeer uitstoot tijdens de periode van ernstige droogte.
Professor Kam verklaarde:"Door gebruik te maken van big data op het gebied van water en geavanceerde statistische methodologieën hebben we kwantitatief veranderingen in de water- en koolstofcycli aangetoond die worden veroorzaakt door extreme droogte."
"Dit onderstreept de dringende noodzaak om een geïntegreerd milieu- en waterbeleid te ontwikkelen, waarbij prioriteit wordt gegeven aan zowel kwantiteit als kwaliteit, vooral nu we overgaan naar een koolstofneutraal tijdperk."