中国科学院大气所等揭示人为水调节活动对全球可溶性有机碳输送的影响

河流是连接陆地与海洋生态系统两大碳库的通道，是全球碳循环的关键枢纽之一。河流溶解有机碳（DOC）属于活性较高的有机碳，易被氧化分解，是河流水体微生物的直接碳源，也是河流水体温室气体排放源之一。近些年来，包含水库拦截、地表水取用及地下水开采的人为水调节活动改变河流水文、水力过程，影响河流与近海生态系统的生物地球化学循环，因此，厘清河流碳的运输特征颇为重要，对全球碳收支估算具有重要意义。

近日，中国科学院大气物理研究所LASG实验室博士研究生尤艳彬、研究员谢正辉、研究员贾炳浩，联合南京水利科学研究院博士王妍等，基于考虑土壤及河流DOC动态及人为水调节活动的陆面过程模式，结合地表水及地下水取用数据集，在全球尺度上进行了三组数值模拟试验用于研究人为水调节对河流DOC输送的影响。

结果表明：人为水调节活动使全球大部分干旱及半干旱地区土壤流失量增加；全球大部分河流DOC输送主要受水库拦截和地表水调节的影响。由于人为水调节活动，全球河流输送至海洋的DOC通量年均减少13.36±2.45 Tg C yr-1，同时随着时间的增长，减少的DOC通量也随之增加，从1981年的9.13 Tg C yr-1（4.83%）增加到2013年的16.45 Tg C yr-1（6.20%），尤其是在太平洋及大西洋地区。总的来说，本研究提出了有效的方案来模拟DOC从陆地到水生系统的输出，这对改进碳收支估算和综合生态系统管理具有重要意义。

相关研究成果发表在《地球系统动力学》（Earth System Dynamics）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、国家重大科技基础设施项目“地球系统数值模拟装置”的支持。

图1. 全球碳循环示意图（来源：IPCC AR5）

图2. 包含河流溶解有机碳（DOC）输送和人为水调节活动的陆面过程模式框架示意图（SOM：土壤有机质；SOC：土壤有机碳；DIC：溶解无机碳）