多年冻土由于全球温度的升高而变暖,从而改变了这些环境中的碳循环。研究主要集中于北极冻土,但我们缺乏有关高山冻土区潜在C积累和释放的时间和幅度的数据。这些环境在带有和没有图案的地面上包含山顶(> 2900 m)上的块状场,这些地面主要不含植被,因此被认为不含土壤有机碳(SOC)。以冰冻和融化的粗糙和细材料分离的事实,我们的目的是测试没有植被的高山区域是否确实不含SoC,或者它们是否含有隐藏的碳,这可能代表气候变暖后可能代表CO 2来源。通过在相同或稍低的海拔地区采样植被土壤,我们想测试在不久的将来,在气候变暖下,Blockfields中的SOC股票将如何发展。
permafrost_cci模型利用了其他数据集,例如积雪和土地覆盖,以估计地表和地下之间的热传递。然而,由于空间上可变的地下条件,仍然存在一些挑战,尤其是与活性层中未知数的水/冰有关,该水/冰改变了有效的热容量和地面的导热率。在复杂的地形中具有较大的空间异质性,粗糙和部分不足的土地覆盖分类,目前的结果显示出与原位测量值的差异,这突出了将新数据源作为模型输入所吸收的必要条件。尽管地面地层没有直接从空间观察到,但它会影响地面的动力学。由于冰的形成并在活性层中融化,季节性解冻和重新冻结会诱导循环沉降和地面的膨胀,因此可以用作地面条件的间接指标。
苔原和北方生态系统涵盖了北部圆形冻土区域,并正在经历快速的环境变化,对全球碳(C)预算具有重要意义。我们分析了多年时间序列,其中包含在70个永久冻土和非层状生态系统中的二氧化碳(CO 2)通量的302次估计,以及在181个生态系统中对夏季CO 2通量的672次估计。,尽管夏季的吸收率相似,但我们发现在非冻土生态系统中的年度CO 2下沉量增加,但没有多年冻土生态系统。因此,最近的非生长季节CO 2损失显着影响了多年冻土生态系统的CO 2平衡。此外,对年际变异性的分析显示,在推定的氮限制地点和在夏季降水量不太依赖用水的地方,夏季更温暖会扩大C周期(提高生产率和呼吸)。我们的发现表明,水和养分的可用性将是这些生态系统对未来变暖的C周期反应的重要预测指标。
在气候变暖条件下,土壤无机碳(SIC)的储存和转换在调节土壤碳(C)动力学和大气CO 2中的含量中起着重要作用。碱性土壤中的碳酸盐形成可以以无机C的形式固定大量的C,从而导致土壤c下沉,并有可能减慢全球变暖趋势。因此,了解影响碳酸盐矿物形成的驱动因素可以帮助更好地预测未来的气候变化。迄今为止,大多数研究都集中在非生物驱动器(气候和土壤)上,而少数研究检查了生物驱动因素对碳酸盐形成和SIC库存的影响。在这项研究中,在藏族高原的贝卢赫盆地上分析了三个土壤层(0-5厘米,20-30厘米和50–60 cm)的SIC,方解石含量和土壤微生物群落。结果表明,在干旱和半干旱地区,SIC和土壤方解石含量在这三个土壤层之间没有显着差异。但是,影响不同土壤层中有方解石含量的主要因素是不同的。在表土(0-5厘米)中,方解石含量的最重要预测因子是土壤水含量。在下层土层中,分别为20–30 cm和50–60 cm,细菌生物量与真菌生物量(B/F)的比率分别比其他因素对方解石含量的变化具有更大的贡献。斜长石为微生物定殖提供了一个位点,而Ca 2 +在细菌介导的方解石形成中贡献。本研究旨在强调土壤微生物在管理土壤方解石含量中的重要性,并揭示了细菌介导的有机物转化为无机C的初步结果。
摘要。地表能量平衡是影响地面热状况的关键因素。随着气候变化,了解地表和地下各层中各个热通量的相互作用及其对多年冻土热状况的相对影响至关重要。分析了一组独特的高海拔气象测量数据,以确定瑞士阿尔卑斯山三个山地多年冻土站点(Murtèl–Corvatsch、Schilthorn 和 Stockhorn)的能量平衡,这些站点自 1990 年代末以来一直在瑞士多年冻土监测网络 (PERMOS) 框架内收集数据。所有站点都配备了四分量辐射、空气温度、湿度、风速和风向以及地面温度和积雪高度的传感器。这三个站点的表面和地面物质成分以及地面冰含量差异很大。能量通量是根据二十年的实地测量计算得出的。虽然辐射收支和地面热通量的确定相对简单(通过钻孔内的四分量辐射传感器和热敏电阻测量),但湍流显热和潜热通量的确定存在较大的不确定性。我们的结果表明,Murtèl–Corvatsch(1997–2018 年,海拔 2600 米)的平均气温为 −1.66 ◦ C,在测量期间上升了约 0.8 ◦ C。在 Schilthorn 站点(1999–2018 年,海拔 2900 米),测得的平均气温为 −2.60 ◦ C,平均上升了 1.0 ◦ C。Stockhorn 站点(2003–2018 年,海拔 3400 米)记录到的气温较低,平均为 −6 ◦ C。 18 ◦ C 并增加了 0.5 ◦ C。测量到的净辐射作为地表最重要的能量输入,显示出显著的差异,Murtèl–Corvatsch 的平均值为 30.59 W m − 2,Schilthorn 的平均值为 32.40 W m − 2,Stockhorn 的平均值为 6.91 W m − 2。使用鲍文比方法计算的湍流通量显示所有站点的值约为 7 到 13 W m − 2,使用总体方法计算的湍流通量显示所有站点的值约为 3 到 15 W m − 2。在融化积雪所用的能量方面观察到了很大的差异:在 Schilthorn 计算出的值为 8.46 W m − 2,在 Murtèl–Corvatsch 为 4.17 W m − 2,在 Stockhorn 为 2.26 W m − 2,反映了三个站点积雪高度的差异。总体而言,我们发现不同地点的能量通量存在相当大的差异。这些差异有助于解释和阐释大气变暖的原因。我们认识到净辐射和地面热通量之间存在很强的关系。我们的研究结果进一步证明了长期监测的重要性,以便更好地了解地表能量平衡成分的变化对永久冻土热状况的影响。所提供的数据集可用于改进永久冻土建模研究,例如,提高对永久冻土融化过程的了解。此处显示和描述的数据可在以下网站下载:https://doi.org/10.13093/permos-meteo-2021-01 (Hoelzle et al., 2021)。
该研究主题涉及调查气候驱动的变化和反馈机制,与地下水文地质流动和运输,多年冻土变化以及对寒冷地区大气和水系统的相互作用相互作用,并针对沿着气候梯度的北部北极和亚北极北部地区的特定应用。具体目标包括调查和量化多年冻土的过程和系统链接 - 水文 - 杂质地质学 - 水上碳转运 - 气态碳释放,通过开发用于组装这种过程和系统建模能力的方法。有关相关变更机制的可用观察结果用于模型测试和模型解释来自正在进行的现场调查的几个北极和亚北极部位的数据,包括但不限于位于瑞典北部,格陵兰岛和斯瓦尔巴群岛的地点。
