原文以 East Siberian Arctic inland waters emit mostly contemporary carbon為標題發(fā)表在Nature Communications上
作者: Joshua F. Dean, Ove H. Meisel等
翻譯: 子毅
北半球高緯度的長(cháng)久凍土中，儲存了全球約50%（~1300 Pg C）的土壤有機碳。在這種景觀(guān)中，內陸水體（河流、湖泊、池塘）非常豐富，它們構成了陸地碳輸出的主要途徑。北極氣溫逐漸升高，會(huì )導致長(cháng)久凍土融化，這有可能加劇該地區土壤有機碳庫的分解與釋放。
季節性解凍的表土，以當代生物周轉過(guò)程為主。長(cháng)久凍土景觀(guān)中的內陸水體，能從這一過(guò)程中接收來(lái)自陸地的碳。隨著(zhù)氣候變暖，生物周轉過(guò)程增強，如北極地表植被凋亡事件（綠化與褐化，Arctic Greening versus Browning），會(huì )引發(fā)更多的“新碳”釋放到內陸水體中。
另外，隨著(zhù)長(cháng)久凍土的解凍，自全新世以來(lái)一直處于凍結狀態(tài)的“老碳”，也會(huì )被釋放到內陸水體中。在大約四分之一的長(cháng)久凍土里，存在著(zhù)更古老的沉積物，其中的碳也更為古老。這些沉積物可追溯到更新世，人們稱(chēng)其為Yedoma。這種土壤沉積物的含冰量高，容易解凍，主要位在西伯利亞?wèn)|北部。
所有這些碳源，主要會(huì )以四種形式釋放到內陸水體中：溶解態(tài)有機碳（DOC < 0.2–0.7 μm）、顆粒態(tài)有機碳（POC）、溶解態(tài)無(wú)機碳（包括 CO2）以及 CH4。它們在比例上的改變，或是總量的增加，都會(huì )影響潛在氣候反饋的幅度。
陸地碳在向內陸水體的運輸和再儲存過(guò)程中，很容易分解為CO2和CH4，這被認為是長(cháng)久凍土景觀(guān)碳排放的重要因子。
基于放射性碳 (14C) 的研究表明，在Yedoma 地區，“老碳”在釋放到溪流中后，極易被微生物分解為 CO2。同時(shí)，對熱喀斯特湖的研究表明，其釋放的CH4碳齡約為42,900年（yBP）。
然而，在非 Yedoma 長(cháng)久凍土區，向大氣排放的碳中，“新碳”占主流。冰芯研究也表明，在過(guò)去15,000 年間，在長(cháng)久凍土區，大范圍大規模排放“老碳”CH4的概率很小。
因此，目前尚不清楚，在長(cháng)久凍土景觀(guān)的碳排放中，究竟是 “新碳”還是“老碳”排放占主導？
為此，研究者們選擇了一個(gè)地勢較低的長(cháng)久凍土景觀(guān)區，量化了所有形式的“新碳”和“老碳”對內陸水體輸入的相對貢獻。
在西伯利亞?wèn)|北部苔原帶凍土區，研究者們使用同位素混合模型，對14C 和 DOC、POC 以及溶解的 CO2 和 CH4 的濃度進(jìn)行了同步測量，確定了內陸水體碳排放驅動(dòng)因子的碳齡。
對 15.9 km2研究區的內陸水體碳排放進(jìn)行了尺度擴展，估算了“新碳”和“老碳”排放的相對貢獻，并將其與使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統得到的苔原排放量做了結合分析。
研究表明，永凍土景觀(guān)內陸水體的碳排放，對“新碳”周轉的變化更敏感。超過(guò) 80% 的內陸水體的總碳屬于“新碳”，但在受凍融過(guò)程影響劇烈的樣地，“老碳”的貢獻超過(guò)了50%。CO2 和 CH4 比溶解態(tài)和顆粒態(tài)有機碳更“年輕”，這表明排放主要是由“新碳”分解引發(fā)。
LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統在該研究中的作用
LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統
使用LI-COR渦度相關(guān)通量觀(guān)測系統測量苔原區的CO2、CH4和H2O通量。該測量系統于2003年安裝，由LI-7500 開(kāi)路式CO2和H2O分析儀（LI-COR, Lincoln, NE, USA）和R3-50三維超聲風(fēng)速儀（Gill Instruments, Lymington, UK）組成。2014年，測量系統中增加了LI-7700開(kāi)路式CH4分析儀（LI-COR, Lincoln, NE, USA）。所有分析儀的測量頻率均為 10 Hz，安裝高度4.7 m。使用LI-COR公司開(kāi)發(fā)的 EddyPro軟件（V 6.2.2）計算30min的平均通量。數據處理包括：坐標旋轉、WPL訂正、光譜訂正（僅對CH4 通量）和譜分析。
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原文中的主要數據圖
