В исследовании, опубликованном в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, было измерено, сколько закиси азота выбрасывается из водотоков в сельскохозяйственной густонаселенной местности на юге Миннесоты. В документе отмечается, что сельское хозяйство и, в частности, азотные удобрения, используемые в пропашном хозяйстве, являются основным источником выбросов закиси азота из ручьев.Выбросы закиси азота измеряются в обсерватории по отслеживанию газа в Талл-Тауэр при Университете Миннесоты, что обеспечивает нисходящее ограничение на региональные выбросы. Оценки выбросов закиси азота также рассчитываются путем объединения наземных (восходящих) измерений в пределах региона.
Эти измерения используются для отслеживания выбросов и помощи в разработке стратегий по сокращению потерь закиси азота с сельскохозяйственных земель. Однако наблюдаются очень большие различия между этими нисходящими и восходящими подходами, что указывает на большую неопределенность и подрывает разработку и оценку методов смягчения воздействий.
Исследователи обнаружили, что некоторые расхождения между измерениями выбросов снизу вверх и измерениями выбросов из воздуха можно объяснить различиями в размере и потоке ручьев и рек; Принимая во внимание влияние потоковых сетей, ученые могут более точно оценить и уменьшить повышенные концентрации закиси азота. Наблюдалась сильная связь между мощностью излучения потока и его размером, известная как порядок потока. Самые маленькие ручьи или те, которые были связаны с сушей, были самыми сильными источниками. Исследователи предполагают, что это является следствием как высокой нагрузки азота, так и более высокой скорости турбулентного обмена.
По мере увеличения размера потока уменьшается возможность этих процессов производить большие выбросы. Эти два механизма, действующие вместе, помогают объяснить, почему верхние течения являются такими сильными источниками.
Полученные данные свидетельствуют о том, что выбросы закиси азота из рек были недооценены IPCC (Межправительственной группой экспертов по изменению климата) в девять раз. Путем правильного учета коэффициента выбросов этих источников можно устранить большую часть различий между восходящим и нисходящим подходами.«Выбросы закиси азота из рек были недооцененным и неопределенным источником, потому что изменчивость размеров ручьев и типов землепользования затрудняла точную оценку», — говорит Питер Тернер, один из авторов исследования и кандидат наук в отделении университета.
Почва, вода и климат.«Мы определили важную взаимосвязь между размером ручья и его способностью выделять закись азота, которую можно использовать для увеличения оценок выбросов.
Понимание речного источника закиси азота — важный шаг вперед для понимания глобального бюджета закиси азота».«С 2009 года команда отслеживает источники выбросов закиси азота в Верхнем Среднем Западе, используя наблюдения с высоких башен, почвенные и растительные камеры, а также новую систему, разработанную для исследования выбросов из ручьев», — говорит Тим Гриффис, профессор кафедры университета. почвы, воды и климата. «В течение некоторого времени мы знали, основываясь на атмосферных измерениях, что выбросы закиси азота в регионе недооцениваются. Это исследование является ключевым элементом в решении этой головоломки и поможет землеустроителям и ученым разработать более эффективные стратегии по сокращению выбросов закиси азота».Следующий шаг — подтвердить, что дегазация закиси азота также происходит в дренажных каналах в других сельскохозяйственных регионах, таких как Китай и Индия, где продуктивность поддерживается за счет интенсивного использования азотных удобрений, — говорит Сюхуэй Ли, профессор Школы лесного хозяйства и окружающей среды.
Учится в Йельском университете и является соавтором исследования.