青藏科考

冰川退缩加速全球化学风化

文章来源 :
2022-01-25 10:21

在全球变暖背景下,冰川(冰盖)加速消融,运动速度加快,融水径流增加。冰川加速运动导致物理侵蚀增强,侵蚀速率升高。以往研究指出,侵蚀作用增强也会引起化学风化增强并伴随着风化速率升高,据此可知冰川在化学风化过程中吸收/排放CO2的能力也会增强。同时,由于消融加速,冰川融水每年向下游输送了大量的生物活性元素(如铁、硅、磷、有机碳)和有毒有害元素(如汞、砷),当这些元素进入下游以后会影响陆地或水生生态系统的初级生产力,最终可能影响区域或全球的元素循环(如碳循环)并反馈气候系统。

需要指出的是,上述研究均基于一个科学假设,即当前全球冰川的化学风化速率相比以前明显升高了,但遗憾的是一直没有定量的证据来证实这个假设。

近日,“亚洲水塔动态变化与影响”任务“水资源演变与适应性利用”专题和“冰川、积雪、冻土变化与影响及应对”专题研究团队找到了冰川化学风化速率升高的确凿证据。在第二次青藏高原综合科学考察研究项目的支持下,完成了青藏高原及其周边山地43条冰川的融水化学采样和资料收集,结合全球其它地区的冰川融水化学监测结果,形成了全球5465个融水径流样品的水化学数据集。首次评估了全球冰川的化学风化速率,并揭示了冰川风化速率的时空变化规律和影响机制(图1)。以阳离子剥蚀速率作为化学风化速率的代用指标,发现全球冰川的平均化学风化速率是20年前的3倍,是冰盖流域的10倍,是整个冰盖的50倍,是非冰川流域的4倍;冰川化学风化速率与气温、降水和径流呈正相关关系,与纬度反相关(图1)。该研究表明,未来全球的冰川和冰盖在融水径流量达到峰值(拐点)以前,其化学风化速率会一直升高,碳汇或碳源能力会一直增强,化学风化的物质产量会一直增加,对陆地和水生生态系统的影响会进一步增大,在区域或全球元素生物地球化学循环中的重要性会越来越显著。


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图1:冰川和冰盖的化学风化速率及其与气温、径流和纬度关系


文章信息:Li Xiangying, Wang Ninglian, Ding Yongjian, Jon R. Hawkings, Jacob C. Yde, Robert Raiswell, Liu Jintao, Zhang Shiqiang, Kang Shichang, Wang Rongjun, Liu Qiao, Liu Shiyin, Roland Bol, You Xiaoni & Li Guoyu. (2022). Globally elevated chemical weathering rates beneath glaciers. Nature Communications, 13: 407.

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-28032-1