Согласно новому исследованию, проведенному Техасским университетом в Остине, относительно небольшое количество грунтовых вод, просачивающихся через тундру Аляски, высвобождает огромное количество углерода в океан, где он может способствовать изменению климата.
Исследователи обнаружили, что, хотя грунтовые воды составляют лишь небольшую часть воды, сбрасываемой в море, летом они высвобождают примерно 230 тонн органического углерода в день вдоль почти 2000-километровой береговой линии моря Бофорта. Это количество углерода сравнимо с тем, что высвобождают свободно текущие реки в этом районе в летние месяцы.
Ведущий автор исследования, Джансу Демир, которая руководила исследованием во время получения докторской степени в Школе геонаук Джексона Техасского университета, а ныне научный сотрудник с докторской степенью в Лос-Аламосской национальной лаборатории, утверждает, что данное исследование показывает, что летом через пресные грунтовые воды высвобождается огромное количество органического углерода и углекислого газа.
Исследование было недавно опубликовано в Geophysical Research Letters.
Демир говорит, что по мере того, как тундра продолжает таять, а поток подводных грунтовых вод усиливается, отток углерода с берега в море может фактически сделать поверхностные воды океана источником углерода для атмосферы. CO2, выделяемый через грунтовые воды, также может способствовать закислению океана.
Это первое исследование, в котором используются прямые наблюдения, чтобы показать, что пресная вода сбрасывается в подводную среду океана, где побережье встречается с морем. До этого исследования считалось, что наличие пресных подводных грунтовых вод в этой части Арктики очень ограничено.
Это исследование также является первым, в котором выделена пресная вода, которая может состоять из дождевой воды, талого снега, талого неглубокого грунтового льда и, возможно, некоторого количества талой вечной мерзлоты, из общего стока грунтовых вод. Предыдущие исследования стока грунтовых вод в Арктике включали рециркулированную соленую воду, которая просачивалась в землю с побережья.
Используя прямые наблюдения, численное моделирование, термические и гидравлические методы, исследователи обнаружили, что летом пресные грунтовые воды, поступающие в море Бофорта к северу от Аляски, составляют 3-7% от общего стока трех крупных рек в этом районе. Этот объем воды удивительно высок, и он сравним с объемами сброса пресных грунтовых вод в умеренных регионах более низких широт. И хотя объем грунтовых вод пропорционально невелик по сравнению с общим речным стоком, он содержит сопоставимое количество углерода.
Демир подчеркивает, что в этом небольшом количестве воды грунтовые воды переносят почти такое же количество органического углерода и азота, как и реки.
Грунтовые воды перемещаются под поверхностью через почвы и отложения, прокладывая себе путь к побережью, собирая по пути органические вещества, неорганические вещества и питательные вещества. При взаимодействии с вечной мерзлотой он может получать особенно большие объемы углерода. Вечная мерзлота сродни подземному эстуарию – она содержит большие объемы воды и органических веществ. Когда лед тает и становится частью потока грунтовых вод, он может принести с собой огромное количество углерода.
Соавтор этого исследования и профессор кафедры наук о Земле и планетах Школы Джексона Баяни Карденас утверждает, что арктическое побережье меняется на наших глазах. По мере таяния вечной мерзлоты она превращается в прибрежные и подводные водоносные горизонты. Даже без этого таяния, данные исследования являются одними из первых, которые непосредственно показывают существование таких водоносных горизонтов.
Помимо вклада в глобальное изменение климата, этот огромный приток углерода и азота может иметь серьезные последствия для экологии арктического побережья. Например, закисление океана может привести к повышенной уязвимости некоторых организмов, которые живут на морском дне и под ним, таких как ракообразные, моллюски и улитки.
Поскольку вечная мерзлота продолжает таять в условиях изменения климата, количество пресной воды, поступающей в море под землей, потенциально увеличится, доставляя еще больше парниковых газов в прибрежные воды.
