Расчет роли озер в глобальном потеплении

Чтобы предсказать влияние повышения температуры воздуха на углеродный цикл озер, исследователи Политехнического института Ренсселера свяжут компьютерные модели изменения погоды, температуры воды и выбросов углекислого газа и метана для 2000 озер по всей территории Соединенных Штатов, включая озеро Джордж, через 2105. Проект поддерживается грантом в размере 300000 долларов от Национального научного фонда и возглавляется Кевином Роузом, доцентом кафедры биологических наук в Ренсселере и Фредерике Р. Kolleck ’52 Кафедра развития карьеры в области пресноводной экологии.
«Мы знаем, что озера играют важную роль в глобальном углеродном цикле, поглощая и выделяя углерод, и это очень важно для регулирования глобальной температуры воздуха. Но мы не знаем, как изменится роль озер в результате повышения температуры воздуха », — сказал Роуз. «Прямо сейчас мы можем моделировать изменения для отдельного озера, используя такие характеристики, как площадь поверхности, глубина, прозрачность воды и температурный профиль, — но чтобы быть полезными в качестве инструмента планирования и исследования, нам необходимо работать в гораздо более широком масштабе."

Углерод попадает в озеро в виде органического вещества (например, опадающих листьев или почвы, взвешенной в стоках) и циркулирует по пищевой цепи, питая растения, а затем животных. Некоторая часть углерода оседает на дно озера и погребается в отложениях, но некоторая часть выбрасывается обратно в атмосферу в виде углекислого газа и метана. Как и все биологические процессы, выбросы из озера зависят от температуры, повышаясь и понижаясь в зависимости от температурного градиента. Проблема прогнозирования выбросов из тысяч озер по всей стране заключается в огромном разнообразии характеристик от озера к озеру.

Чтобы решить эту проблему, в рамках проекта будут прогнозироваться будущие погодные условия для 2000 озер в течение следующих 90 лет с использованием моделей прогнозирования погоды с высоким разрешением и прогнозов изменения климата, предоставленных Межправительственной группой экспертов по изменению климата.
На втором этапе проекта команда будет опираться на U.S. Национальная оценка озер Агентства по охране окружающей среды (EPA), статистическое обследование, позволяющее отслеживать химические, биологические и физические характеристики целевых озер.

Путем ввода этих характеристик и прогнозируемых погодных данных в существующую гидродинамическую модель с открытым исходным кодом команда будет генерировать прогнозируемые изменения тепловых характеристик озера, таких как температурный профиль (отображение температуры в зависимости от глубины), глубина температурной стратификации и ледяной покров.
Команда может откалибровать и проверить модель, запустив ее в прошлое, начиная с 1979 года, и сравнив свои результаты с зарегистрированными данными о погоде и температуре озера, доступными из Североамериканской системы ассимиляции земельных данных и Национальной оценки озер Агентства по охране окружающей среды.

Затем команда будет использовать полученные данные о температуре озера, чтобы оценить изменения в метаболизме озера — поглощение по сравнению с выбросом углерода — и попытается сделать выводы на основе этих оценок, например, различия, основанные на регионе или конкретных характеристиках озер.
«Цель состоит в том, чтобы замкнуть петлю между долгосрочными изменениями содержания углекислого газа в атмосфере, ведущими к повышению глобальной температуры, приводящим к изменениям температуры воды в озере, что ведет к изменению роли озер в глобальном углеродном цикле», — сказал Роуз. «Другими словами, сколько углекислого газа выйдет из озер с большим количеством углекислого газа в атмосфере — будут ли положительные отзывы?"

Портал обо всем