В июле 2021 года команда ученых, включая Эбби Экленд, Ирину Оверим и Бранди Карлсон, исследовала дельту реки Рио-Гранде в штате Нью-Мексико. В условиях сильнейшей засухи река едва текла по узким протокам, когда внезапно на их глазах произошло резкое наводнение: вода стремительно поднялась, стала мутной, принесла мусор и мертвую рыбу. «Ух ты, вода действительно поднимается», — воскликнула Ирина Оверим. Команда срочно собрала пробы воды и осмотрела оборудование для фиксации показателей.
В лаборатории образцы воды и донных отложений из реки, водохранилища Elephant Butte и дельты были подвергнуты анализу. Эти данные сопоставили с историческими сведениями из архива Бюро мелиорации США, что стало возможным благодаря опыту Эбби Экленд, ранее стажировавшейся в этом ведомстве. Объединение полевых наблюдений и архивной информации позволило проследить динамику процессов на протяжении десятилетий.
Главный вывод исследования — водохранилища в засушливых регионах, такие как Elephant Butte, способны задерживать значительные объемы органического углерода в своих отложениях, фактически работая как углеродные ловушки. Этот эффект достигает максимума во время засух и внезапных паводков, когда органика быстро покрывается слоем осадков и не успевает разложиться с выделением углекислого газа. «Мы увидели, как формируется этот поток...», — отметила Экленд, описывая редкое явление гиперпикнального потока.
Гиперпикнальный поток возникает, когда вода в реке во время паводка насыщается взвешенным материалом настолько, что становится плотнее воды в водохранилище. Такой поток устремляется ко дну, захватывая органику и унося её в глубокие слои осадка. Аппаратура, размещенная у устья Рио-Гранде, зафиксировала этот процесс во время вспышки паводка. «Ключевое звено — роль гиперпикнального потока», — подчеркнула Экленд.
Засуха способствует ускоренному накоплению углерода на единицу площади, потому что водохранилище мельчает и площадь его поверхности уменьшается, а осадков с органикой поступает столько же или даже больше. Экленд объяснила: «Когда воды мало, площадь меньше, и всё оседает плотнее». Анализ архивных данных показал: именно такие периоды приносят максимальный вклад в общий объём захоронённого углерода.
Особенность этого исследования — впервые детально описан сам механизм доставки и захоронения углерода в водохранилищах через гиперпикнальные потоки. До сих пор подобные процессы в засушливых областях практически не изучались.
Работа продолжается: Оверим и Мариса Репаш из Университета Нью-Мексико недавно собрали новые пробы со дна Elephant Butte. В лаборатории Репаш проводят расширенный химический анализ, и предварительные результаты указывают на то, что объёмы захороняемого углерода даже выше, чем оценивала Экленд. «Мы нашли ещё больше углерода, чем предполагала Эбби», — сообщила Оверим.
Полученные данные могут быть полезны для специалистов по управлению водными ресурсами, поскольку роль водохранилищ в задержке углерода ранее недооценивалась. Кроме того, как отметила Оверим, «возрастает интерес к углеродному секвестрированию, особенно если появится рынок для хранения углерода в будущем».
Результаты исследования опубликованы в журнале Water Resources Research. Главный автор — Эбби Экленд. Работа опирается на данные полевых исследований 2021 года и вышла в начале 2024 года. Ключевые научные понятия включают углеродный поглотитель, гиперпикнальный поток и секвестрацию органического углерода — процессы, которые теперь становятся важными не только для науки, но и для экономики и экологии засушливых регионов.
Изображение носит иллюстративный характер
В лаборатории образцы воды и донных отложений из реки, водохранилища Elephant Butte и дельты были подвергнуты анализу. Эти данные сопоставили с историческими сведениями из архива Бюро мелиорации США, что стало возможным благодаря опыту Эбби Экленд, ранее стажировавшейся в этом ведомстве. Объединение полевых наблюдений и архивной информации позволило проследить динамику процессов на протяжении десятилетий.
Главный вывод исследования — водохранилища в засушливых регионах, такие как Elephant Butte, способны задерживать значительные объемы органического углерода в своих отложениях, фактически работая как углеродные ловушки. Этот эффект достигает максимума во время засух и внезапных паводков, когда органика быстро покрывается слоем осадков и не успевает разложиться с выделением углекислого газа. «Мы увидели, как формируется этот поток...», — отметила Экленд, описывая редкое явление гиперпикнального потока.
Гиперпикнальный поток возникает, когда вода в реке во время паводка насыщается взвешенным материалом настолько, что становится плотнее воды в водохранилище. Такой поток устремляется ко дну, захватывая органику и унося её в глубокие слои осадка. Аппаратура, размещенная у устья Рио-Гранде, зафиксировала этот процесс во время вспышки паводка. «Ключевое звено — роль гиперпикнального потока», — подчеркнула Экленд.
Засуха способствует ускоренному накоплению углерода на единицу площади, потому что водохранилище мельчает и площадь его поверхности уменьшается, а осадков с органикой поступает столько же или даже больше. Экленд объяснила: «Когда воды мало, площадь меньше, и всё оседает плотнее». Анализ архивных данных показал: именно такие периоды приносят максимальный вклад в общий объём захоронённого углерода.
Особенность этого исследования — впервые детально описан сам механизм доставки и захоронения углерода в водохранилищах через гиперпикнальные потоки. До сих пор подобные процессы в засушливых областях практически не изучались.
Работа продолжается: Оверим и Мариса Репаш из Университета Нью-Мексико недавно собрали новые пробы со дна Elephant Butte. В лаборатории Репаш проводят расширенный химический анализ, и предварительные результаты указывают на то, что объёмы захороняемого углерода даже выше, чем оценивала Экленд. «Мы нашли ещё больше углерода, чем предполагала Эбби», — сообщила Оверим.
Полученные данные могут быть полезны для специалистов по управлению водными ресурсами, поскольку роль водохранилищ в задержке углерода ранее недооценивалась. Кроме того, как отметила Оверим, «возрастает интерес к углеродному секвестрированию, особенно если появится рынок для хранения углерода в будущем».
Результаты исследования опубликованы в журнале Water Resources Research. Главный автор — Эбби Экленд. Работа опирается на данные полевых исследований 2021 года и вышла в начале 2024 года. Ключевые научные понятия включают углеродный поглотитель, гиперпикнальный поток и секвестрацию органического углерода — процессы, которые теперь становятся важными не только для науки, но и для экономики и экологии засушливых регионов.