文章荐读-Nature Geoscience-消落带碳排放的量化颠覆全球水库碳收支

水位波动导致水库消落带沉积物经常暴露于空气中，使其成为二氧化碳(CO₂)排放的热点区域。而目前全球水库的消落带规模并不清楚，妨碍了对水库碳收支的准确评估。Keller et al.(2021)在Nature Geoscience上发表文章“Global carbon budget of reservoirs is overturned by the quantification of drawdown areas”，对全球水库消落带的碳排放进行了评估。

文章简介

1985-2015年全球6794个水库的卫星观测数据表明全球15%的水库区域处于干旱状态，其中热带附近的水库消落带最为明显，并表现出气候因素（降水、温度）和人为影响（用水）的复杂依赖性。本研究基于全球消落带的规模与分布，重新评估了全球水库的碳排放。结果表明，消落带的CO₂排放速率为26.2 Tg CO₂-C yr⁻¹，考虑消落带后，全球水库CO₂排放量增加了53%，且水库碳排放与碳埋藏的比值增加到2.02。这表明，水库释放的碳比埋藏的碳更多，与水库是净碳汇的认知相悖。

研究背景

水库与一般内陆水生生态系统一样，被认为是全球温室气体的来源。水库温室气体源的定量研究已经进行了20多年，目前研究认为水库每年向大气排放800 Tg二氧化碳当量(CO₂e)的温室气体。由于水库温室气体的排放可能会影响灌溉和水力发电的碳排放，从而影响其作为碳中和途径的认知，所以水库碳排放来源的精确量化非常重要。与此同时，水库还扮演着沉积物收集器的角色，收集来自流域和湖泊中的有机物质，其碳埋藏速率比天然湖泊更高。先前的研究认为，全球尺度的水库对有机碳的埋藏速率超过了碳排放速率，即水库是一个碳汇。

水位变化是水库的典型特征，也是其与天然湖泊的主要区别。受自然水文动态和水资源管理的驱动，水位波动对水库湖泊和生物地球化学循环有多种影响。因水位涨落导致水库四周暂时性干涸的部分称为消落带，然而到目前为止，水库温室气体的排放都是基于水库水面面积计算的，消落带的作用并没有被考虑到水库碳预算和全球尺度碳收支清单中。

最近研究表明，水库消落带会产生大量的温室气体，CO₂为主、甲烷(CH₄)其次。消落带的CO₂排放量远远高于水库水面的CO₂排放量，因此消落带有可能主导了水库CO₂的年排放量。消落带CO₂排放主要受沉积物温度、湿度和有机碳含量的影响，极端的水位下降还会造成温室气体排放的热点，甚至可能抵消沉积物中的碳埋藏。

主要结论

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图1 全球水库消落带分布图

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图2 消落带的纬度分布区域及其影响因素

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图3 全球水库的碳排放和碳埋藏

文章来源

Keller P S, Marcé R, Obrador B, et al. Global carbon budget of reservoirs is overturned by the quantification of drawdown areas[J]. Nature Geoscience, 2021, 14(6): 402-408.

     编辑：李怡哲