冰川退縮加速全球化學(xué)風(fēng)化
在全球變暖背景下，冰川（冰蓋）加速消融，運(yùn)動(dòng)速度加快，融水徑流增加。冰川加速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致物理侵蝕增強(qiáng)，侵蝕速率升高。以往研究指出，侵蝕作用增強(qiáng)也會(huì)引起化學(xué)風(fēng)化增強(qiáng)并伴隨著風(fēng)化速率升高，據(jù)此可知冰川在化學(xué)風(fēng)化過(guò)程中吸收/排放CO2的能力也會(huì)增強(qiáng)。同時(shí)，由于消融加速，冰川融水每年向下游輸送了大量的生物活性元素（如鐵、硅、磷、有機(jī)碳）和有毒有害元素（如汞、砷），當(dāng)這些元素進(jìn)入下游以后會(huì)影響陸地或水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力，最終可能影響區(qū)域或全球的元素循環(huán)（如碳循環(huán)）并反饋氣候系統(tǒng)。
需要指出的是，上述研究均基于一個(gè)科學(xué)假設(shè)，即當(dāng)前全球冰川的化學(xué)風(fēng)化速率相比以前明顯升高了，但遺憾的是一直沒(méi)有定量的證據(jù)來(lái)證實(shí)這個(gè)假設(shè)。
近日，“亞洲水塔動(dòng)態(tài)變化與影響”任務(wù)“水資源演變與適應(yīng)性利用”專題和“冰川、積雪、凍土變化與影響及應(yīng)對(duì)”專題研究團(tuán)隊(duì)找到了冰川化學(xué)風(fēng)化速率升高的確鑿證據(jù)。在第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究項(xiàng)目的支持下，完成了青藏高原及其周邊山地43條冰川的融水化學(xué)采樣和資料收集，結(jié)合全球其它地區(qū)的冰川融水化學(xué)監(jiān)測(cè)結(jié)果，形成了全球5465個(gè)融水徑流樣品的水化學(xué)數(shù)據(jù)集。首次評(píng)估了全球冰川的化學(xué)風(fēng)化速率，并揭示了冰川風(fēng)化速率的時(shí)空變化規(guī)律和影響機(jī)制（圖1）。以陽(yáng)離子剝蝕速率作為化學(xué)風(fēng)化速率的代用指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)全球冰川的平均化學(xué)風(fēng)化速率是20年前的3倍，是冰蓋流域的10倍，是整個(gè)冰蓋的50倍，是非冰川流域的4倍；冰川化學(xué)風(fēng)化速率與氣溫、降水和徑流呈正相關(guān)關(guān)系，與緯度反相關(guān)（圖1）。該研究表明，未來(lái)全球的冰川和冰蓋在融水徑流量達(dá)到峰值（拐點(diǎn)）以前，其化學(xué)風(fēng)化速率會(huì)一直升高，碳匯或碳源能力會(huì)一直增強(qiáng)，化學(xué)風(fēng)化的物質(zhì)產(chǎn)量會(huì)一直增加，對(duì)陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)的影響會(huì)進(jìn)一步增大，在區(qū)域或全球元素生物地球化學(xué)循環(huán)中的重要性會(huì)越來(lái)越顯著。
圖1：冰川和冰蓋的化學(xué)風(fēng)化速率及其與氣溫、徑流和緯度關(guān)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.
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28032-1