carbon budget estimation of a subarctic catchment using a dynamic ecosystem model at high spatial resolution

تقدير ميزانية الكربون لمستجمع مائي شبه قطبي باستخدام نموذج ديناميكي للنظام البيئي بدقة مكانية عالية

Clicks: 184
ID: 195607
2015
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #169 of 345 articles by views in tetrahedron letters

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 345 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
A large amount of organic carbon is stored in high-latitude soils. A substantial proportion of this carbon stock is vulnerable and may decompose rapidly due to temperature increases that are already greater than the global average. It is therefore crucial to quantify and understand carbon exchange between the atmosphere and subarctic/arctic ecosystems. In this paper, we combine an Arctic-enabled version of the process-based dynamic ecosystem model, LPJ-GUESS (version LPJG-WHyMe-TFM) with comprehensive observations of terrestrial and aquatic carbon fluxes to simulate long-term carbon exchange in a subarctic catchment at 50 m resolution. Integrating the observed carbon fluxes from aquatic systems with the modeled terrestrial carbon fluxes across the whole catchment, we estimate that the area is a carbon sink at present and will become an even stronger carbon sink by 2080, which is mainly a result of a projected densification of birch forest and its encroachment into tundra heath. However, the magnitudes of the modeled sinks are very dependent on future atmospheric CO2 concentrations. Furthermore, comparisons of global warming potentials between two simulations with and without CO2 increase since 1960 reveal that the increased methane emission from the peatland could double the warming effects of the whole catchment by 2080 in the absence of CO2 fertilization of the vegetation. This is the first process-based model study of the temporal evolution of a catchment-level carbon budget at high spatial resolution, including both terrestrial and aquatic carbon. Though this study also highlights some limitations in modeling subarctic ecosystem responses to climate change, such as aquatic system flux dynamics, nutrient limitation, herbivory and other disturbances, and peatland expansion, our study provides one process-based approach to resolve the complexity of carbon cycling in subarctic ecosystems while simultaneously pointing out the key model developments for capturing complex subarctic processes.
تُخزَّن كمية كبيرة من الكربون العضوي في تُرَب خطوط العرض العليا. وتُعدّ نسبة معتبرة من هذا المخزون الكربوني سريعة التأثر، وقد تتحلل بوتيرة متسارعة نتيجة لارتفاع درجات الحرارة الذي يفوق بالفعل المتوسط العالمي. لذا، فمن الأهمية بمكان إجراء تقييم كمي وفهم دقيق لتبادل الكربون بين الغلاف الجوي والنظم البيئية شبه القطبية والقطبية. في هذه الورقة، نجمع بين نسخة مخصصة للمناطق القطبية من نموذج النظم البيئية الديناميكي القائم على العمليات LPJ-GUESS (الإصدار LPJG-WHyMe-TFM) وعمليات رصد شاملة لتدفقات الكربون الأرضية والمائية لمحاكاة التبادل الكربوني طويل الأمد في مستجمع مائي شبه قطبي بدقة مكانية تبلغ 50 مترًا. ومن خلال دمج تدفقات الكربون المرصودة من النظم المائية مع تدفقات الكربون الأرضية المنمذجة عبر كامل المستجمع المائي، نقدّر أن المنطقة تمثل بالوعة كربونية في الوقت الحاضر، وأنها ستصبح بالوعة كربونية أشد فاعلية بحلول عام 2080، وهو ما ينتج أساسًا عن التكاثف المتوقع لغابات البتولا وتوغلها في أراضي التندرا الخلنجية. ومع ذلك، فإن حجم البالوعات المنمذجة يظل شديد الاعتماد على التركيزات المستقبلية لغاز CO2 في الغلاف الجوي. علاوة على ذلك، تكشف المقارنات بين إمكانات الاحترار العالمي عبر عمليتي محاكاة—إحداهما تتضمن زيادة CO2 والأخرى دونها منذ عام 1960—أن زيادة انبعاثات الميثان من الأراضي الخثية قد تضاعف تأثيرات الاحترار للمستجمع المائي بأكمله بحلول عام 2080 في حال غياب التسميد الكربوني للغطاء النباتي بـ CO2. وتُعد هذه أول دراسة قائمة على نموذج محاكاة للعمليات تبحث التطور الزمني للميزانية الكربونية على مستوى المستجمع المائي بدقة مكانية عالية، متضمنةً كلاً من الكربون الأرضي والمائي. ورغم أن هذه الدراسة تسلط الضوء أيضًا على بعض أوجه القصور في نمذجة استجابات النظم البيئية شبه القطبية لتغير المناخ، مثل ديناميكيات تدفق النظم المائية، ومحدودية المغذيات، وتأثير الحيوانات العاشبة والاضطرابات الأخرى، وتوسع الأراضي الخثية، فإنها تقدم نهجًا قائمًا على العمليات لتفكيك تعقيدات دورة الكربون في النظم البيئية شبه القطبية، مع الإشارة في الوقت عينه إلى التطورات النموذجية الأساسية اللازمة لرصد العمليات شبه القطبية المعقدة.
Reference Key
tang2015biogeosciencescarbon Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors J. Tang, P. A. Miller, A. Persson, D. Olefeldt, P. Pilesjö, M. Heliasz, M. Jackowicz-Korczynski, Z. Yang, B. Smith, T. V. Callaghan, T. R. Christensen
Are you one of these authors? Claim your profile
Journal tetrahedron letters
Year 2015
DOI
10.5194/bg-12-2791-2015
URL
http://www.biogeosciences.net/12/2791/2015/bg-12-2791-2015.pdf
Keywords
ecologylifegeology

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.