淡水生態系統包括河流、湖泊及水庫的水-氣界面的碳釋放是全球碳循環的重要組成部分,其溫室氣體的釋放和全球變暖直接相關。在全球尺度及區域尺度上,發電水庫的碳釋放雖然取得了巨大的進步,但由于野外觀測數據的缺乏,消落區及輪機下泄水引起的溫室氣體釋放在以往研究中并沒有引起重視。因此,目前大尺度的水庫溫室氣體的釋放評估嚴重偏低。
重點實驗室系統生態學科組李思悅博士及張全發研究員在分析全球發電水庫溫室氣體釋放通量數據庫及文獻綜述的基礎上,系統評估了水庫(水庫水面、消落帶、以及輪機下泄水)的溫室氣體釋放。研究通過不同氣候帶(寒帶、溫帶及熱帶)的典型案例,發展了各氣候帶的甲烷(CH4)及二氧化碳(CO2)的來源分配模型。研究表明消落帶及下泄水量貢獻42%的CO2以及67%的CH4;全球發電水庫的溫室氣體釋放通量為301.3 Tg CO2/year 和18.7 Tg CH4/year,合計CO2當量為937 Tg CO2eq/year,為以往研究的3.3倍(288 Tg CO2/year;Nature Geoscience, 2011)。雖然在南美洲部分發電水庫引起的溫室氣體釋放大于等當量火力發電廠引起的碳釋放,但在全球尺度上,和等當量的火力發電廠相比,水庫減少的碳釋放約為2351 CO2eq/year。該研究修訂了全球發電水庫的碳釋放,將改進和完善全球淡水生態的碳循環作用模型。
該研究得到國家自然科學基金(項目編號No. 31100347; 31130010)和中國科學院青年創新促進會(項目編號Y129431C06)的資助。相關研究結果發表在國際期刊Environment Science and Pollution Research (DOI 10.1007/s11356-014-3165-4)上。
全球發電水庫溫室氣體釋放圖
不同能源產生的碳釋放
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