地球环境所发现暴雨事件加速碳酸盐岩风化及二氧化碳消耗机制

地球环境所发现暴雨事件加速碳酸盐岩风化及二氧化碳消耗机制

引用

中国科学院

1.

https://www.cas.cn/syky/202409/t20240914_5031919.shtml

碳酸盐岩风化对构造活动和气候变化高度敏感，影响着102至104年地球短时间尺度的碳循环。在全球变暖的背景下，极端天气和水文事件频发。而这些事件尤其在构造侵蚀剧烈的地区如何影响碳酸盐岩风化及其碳收支尚不明晰。

中国科学院地球环境研究所金章东团队通过分析青藏高原东部岷江上游季节性河水中阴阳离子、87Sr/86Sr以及悬浮颗粒物的地球化学和矿物学组成，发现了岷江上游的河水化学由碳酸盐岩溶解主导，探讨了碳酸盐岩风化对暴雨事件的季节性响应。数据显示，在2010年季风期间，该流域经历了6次暴雨事件。与非季风期相比，暴雨事件导致该流域径流量和悬浮物浓度分别增加了7至14倍和10至40倍，碳酸盐岩风化及其CO2消耗平均通量分别增加了270%和264%。

进一步，研究提出了风暴事件对碳酸盐岩风化及其CO2消耗的增强机制：暴雨导致更多新鲜碳酸盐矿物暴露，增加了反应比表面积；高径流量条件下，碳酸盐矿物的快速溶解动力学使其比硅酸盐矿物更快溶解，导致水体迅速达到饱和；强降水可能促进土壤CO2的排放进入水体，为驱动碳酸盐岩的溶解提供了更多质子。

该研究利用碳酸盐岩不一致溶解模型发现，在流域尺度上，高侵蚀作用导致碳酸盐岩风化时镁和锶相对于钙的优先淋出，并通过暴雨事件产生更多的碳酸盐岩以悬浮颗粒形式被带到下游进一步风化。这一成果为剖析全球变暖背景下风化、侵蚀和气候之间的关系提供了新见解。

近期，相关研究成果发表在《水文学杂志》（Journal of Hydrology）上。研究工作得到国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。

非季风与暴雨事件期间碳酸盐岩不一致溶解过程示意图