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云南省地球系统科学重点实验室高原湖泊环境演化研究团队在高原湖泊碳循环和历史时期水文气候演化研究中取得阶段性成果

2021-12-13  

近日,地球科学学院云南省地球系统科学重点实验室高原湖泊演化研究团队在国际知名学术期刊CatenaIF=5.198)和Geophysical Research Letters Nature IndexIF=4.72)上发表阶段性成果论文 “Tropical Pacific Forcing of Hydroclimate in the Source Area of the Yellow River” “Coupled action of rock weathering and aquatic photosynthesis: Influence of the biological carbon pump effect on the sources and deposition of organic matter in Ngoring Lake, Qinghai–Tibet Plateau, China”,云南大学为第一作者单位,贺海波和刘光鑫博士分别为论文第一作者,李祥忠研究员为通讯作者。

遗失碳汇的去向是全球碳循环研究的前沿科学问题。为进一步验证耦合水生生物光合作用的岩石风化碳汇新机制(CRW,图1)及适用性,我们以黄河源头最大淡水湖-鄂陵湖为研究对象,系统分析了该湖的水化学参数、水体DIC碳同位素组成,以及表层沉积物的碳、氮含量及其同位素组成特征研究。研究首先阐明了生物碳泵(BCP)效应在控制湖泊水化学变化及沉积中的关键作用,同时水生植物通过BCP效应将岩石风化形成的DIC转化为OC,从而稳定了岩石风化产生的碳汇。这一耦合水生光合作用的岩石风化碳汇在高原湖泊碳循环中扮演重要角色,可为解决全球碳循环中“遗失碳汇”去向提供一种新可能。


1 耦合水生生物光合作用的岩石风化碳汇新机制


黄河发源于青藏高原东北部,唐乃亥水文站上游的黄河流域称为黄河源,是三江源之一。黄河源区仅占黄河流域面积的六分之一,却贡献了全流域近40%的径流量,是名副其实的黄河水塔。随着全球气候变暖,黄河源头地区自1950年以来逐渐呈现荒漠化,并在上世纪90年代出现过黄河源区干流频繁断流的现象。但2005 年以后黄河源气候开始向暖湿方向转变,生态环境好转。在持续增温背景下,黄河源头地区干湿条件短短数十年出现如此巨大变化,有必要分析其原因,并深刻认识该区气候和水文变化在不同时间尺度上的演变规律,以及他们之间的相互联系。同时,黄河源区很少发育高原冰川,其现阶段的气候变化规律还对冰川快速消融的青藏高原其他地区有着重要的借鉴意义。


2 黄河源地区水文气候变化主要受热带太平洋东西海表温度梯度变化的驱动


我们以鄂陵湖沉积岩心为研究对象,综合分析有机碳、氮含量及有机碳同位素组成和碳酸盐含量及其碳、氧同位素等代用指标,重建了黄河源两千年以来的水文气候变化历史。发现黄河源区的水文气候在最近的一千年经历了严重的干旱化。通过将鄂陵湖的记录与太平洋热带地区海表温度变化的趋势比较,提出黄河源近千年来的干旱化可能是由热带太平洋东西海表温度梯度减弱导致(图2)。在未来全球变暖持续下,青藏高原其他区域的冰川冻土将会发生大规模消融,势必影响该区的水量平衡和水循环,也就是说青藏高原其他区域在未来全球持续增温大背景下发生干旱化的风险增大。

该研究团队自2019年底成立以来,以高原湖泊为主要研究对象,在气候/环境代用指标定量化、湖泊碳、氮循环以及不同时间尺度气候重建等方面与国内外科研院所开展合作研究,截止目前共发表以云南大学为第一署名单位的第一作者、通讯/共同通讯作者SCI论文15篇。相关研究得到国家自然科学基金(4188810141991323420072964210102442173004)、云南省杰出青年基金项目(202001AV070012)和云南大学高层次人才计划(20190053)共同资助。

                                                                     供稿:地球系统科学研究中心

编辑:李哲

责任编辑:王崴


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