马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员利用一种先进的建模技术评估美国2200万座湖泊、河流和水库的二氧化碳排放。这种创新方法是首次在大陆范围内实施，表明早期方法可能高估了二氧化碳排放量达25%。
河流、湖泊和小溪中的二氧化碳主要来源于有机物的分解。如果水中的二氧化碳浓度超过空气中的浓度，水将会以气体形式释放出来。然而，具体排放的二氧化碳量以及 contributing sources 仍然不确定。
根据地球、地理与气候科学助理教授、发表在《AGU Advances》上的研究首席作者马修·温尼克的说法，了解二氧化碳的产生对于预测其对气候变化的反应至关重要。“随着气温上升，我们预计许多自然碳循环过程将相应地作出反应，并可能加剧气候变化，”他指出。
之前的估算是通过计算大区域内小溪的二氧化碳浓度并将这种平均值应用于附近水体。然而，这种方法并未准确反映不同环境中二氧化碳排放的变化。
“在快速流动的小溪中，二氧化碳逃逸的速度要快得多，”温尼克解释说。此外，距离水源较近的小溪从地下水中获得的二氧化碳要比下游更远的小溪多，这也影响该河段排放的二氧化碳量。“将非常陡峭的山间溪流与平坦地区结合在一起忽视了重要数据，”他补充道。
相比之下，研究人员的新模型独立评估每个溪段中的碳运动，提供了更准确的二氧化碳排放估计。
温尼克和布赖恩·萨卡尔迪（Earth, Geographic, and Climate Sciences Department 的前研究生和论文共同首席作者）最初在科罗拉多州落基山脉的东河流域验证他们的方法。他们与土木与环境工程的阿姆斯特朗教授科林·格里森及当时的马萨诸塞大学博士生、研究共同首席作者克雷格·布林克霍夫合作，成功在全国2200万个不同的小溪段实施他们的模型。
“在科罗拉多州山区测试后，我们发现科林和克雷格已经在进行大规模的河流网络建模。这个过程是自然的进展，”温尼克指出。
研究结果表明，他们模型化的排放量总计达到1.2亿公吨碳，而传统的综合估算为1.59亿公吨，存在25%的差异。“这对整体碳预算具有重要意义，因为这些山区是大陆范围内二氧化碳排放的重要贡献者，”温尼克强调。
准确的碳排放估算可能影响碳封存的努力，这可能涉及向小溪中添加碳酸钙矿物质以将二氧化碳转化为更稳定的形式。
“为了评估这些方法的有效性，了解这些河流中的二氧化碳水平至关重要，”他强调，指出不同溪段间的二氧化碳可变性。“二氧化碳在短距离内可能会剧烈波动。预测这些变化可以显著帮助确定碳封存项目的潜在有效性。”
该领域另一个正在进行的讨论围绕二氧化碳的来源——是来自地下水还是小溪走廊。准确预测由于气候变化导致的碳排放如何变化取决于理解这些来源，因为不同环境对此的反应不同。
“如果二氧化碳源自近溪沉积物，在小溪与地下水之间有活跃的水交换，那么它对温度和降水变化的响应将与丘陵地下水系统中的不同，”温尼克解释说。
他的研究倾向于识别小溪走廊，这些走廊将小溪中的水和邻近沉积物视为主要来源，但他承认这个领域仍是一个持续探索的话题。“我们希望这项研究能促使进一步研究，以完善我们对二氧化碳来源的理解，”他总结道。
这项研究得到了美国国家科学基金会的资助支持。
