常識では考えられないような不思議な調査結果が、グリーンランドにほど近いカナダの極北地方で報告されている。研究者によると、氷河の融解水を水源とする川、すなわち氷河川の流域で、かなりの量の二酸化炭素が吸収されているというのだ。これは一般的な川が二酸化炭素を排出するのとは対照的である。
融解期における氷河川の二酸化炭素吸収量は、1平方メートル当たりの平均で、アマゾン熱帯雨林の二酸化炭素吸収量の2倍に達した。なんとも皮肉なことに、地球温暖化の重圧に耐えかねて溶け出した氷河の氷が、二酸化炭素を封じ込めるうえで役立つ可能性があるのだ。これまで二酸化炭素の吸収源とは見なされなかったが、実は吸収源である氷河川の流域を、融解水がつくっているのである。
差し迫った気候変動の危機から脱する方法として、氷河の融解水に期待しようとしているなら、それは無理である。まず第一に、氷河の融解水が二酸化炭素を封じ込める勢いは、人類による制御不能な二酸化炭素の排出はもとより、気候変動を引き起こすその他の要素、例えば永久凍土の融解といった北極からの二酸化炭素の排出のペースにも追いつかないからだ。そもそも氷河の氷が溶け続けたら、融解水そのものも尽きてしまう。
それでも、氷河の融解水が二酸化炭素の吸収に役立つという発見は、地球上のひどく複雑な二酸化炭素のサイクルを理解する鍵となる。
温暖化で氷河から溶け出した水が、大量の二酸化炭素を吸収している：調査結果から明らかに
by Matt Simon
北極にすさまじい勢いで大混乱が生じている。いま北極では、地球上のその他の地域の2倍の速さで温暖化が進んでいるのだ。
今年の夏、北極は前代未聞の暑さに見舞われた。アラスカだけでも、山火事によって2,400万エーカー（約97,130平方キロメートル）にも及ぶ地域が焼失し、膨大な量の二酸化炭素が排出されている。あまりの暑さに、通常は熱帯で頻繁に発生する雷雨が、北極点のすぐそばで生じたほどだ。
この奇妙な事態に加えて、常識では考えられないような不思議な調査結果が、グリーンランドにほど近いカナダの極北地方で報告されている。研究者によると、氷河の融解水を水源とする川、すなわち氷河川の流域で、かなりの量の二酸化炭素が吸収されているというのだ。これは一般的な川が二酸化炭素を排出するのとは対照的である。
2015年の融解期における氷河川の二酸化炭素吸収量は、1平方メートル当たり（誤解のないように言っておくと、総面積ではない）の平均で、アマゾン熱帯雨林の二酸化炭素吸収量の2倍に達した。なんとも皮肉なことに、地球温暖化の重圧に耐えかねて溶け出した氷河の氷が、二酸化炭素を封じ込めるうえで役立つ可能性があるのだ。これまで二酸化炭素の吸収源とは見なされなかったが、実は吸収源である氷河川の流域を、融解水がつくっているのである。
複雑な二酸化炭素のサイクルを理解する鍵に
差し迫った気候変動の危機から脱する方法として、氷河の融解水に期待しようとしているなら、それは無理である。まず第一に、氷河の融解水が二酸化炭素を封じ込める勢いは、人類による制御不能な二酸化炭素の排出はもとより、気候変動を引き起こすその他の要素、例えば永久凍土の融解といった北極からの二酸化炭素の排出のペースにも追いつかないからだ。そもそも氷河の氷が溶け続けたら、融解水そのものも尽きてしまう。
それでも、氷河の融解水が二酸化炭素の吸収に役立つという発見は、地球上のひどく複雑な二酸化炭素のサイクルを理解する鍵となる。
氷河川は、世界中にあるほかの川とはかなり異なっている。顕著な違いをひとつ挙げると、氷河川の大半には生物が生息していない。概して藻類や魚類は氷河川には群生しない。氷河川は水温が冷たすぎるからだ。このため氷河川に生物はほとんどいないが、その代わり堆積物が豊富にある。
「このような氷河は後退や前進を繰り返し、毎年のように動いているので、実はとても良質の堆積物を大量につくっています。堆積物は氷河の下部の地形に大きく広がっています」と、ブリティッシュコロンビア大学の生物地球化学者であるカイラ・A・サンピエールは言う。サンピエールは今回の調査に関する論文の筆頭著者でもある。
氷河の融解水はこの堆積物を取り込むので、ミネラル分が豊富になる。こうした融解水からなる氷河川は、やがてミネラル分が豊富な氷河湖に流れ込む。
氷河の融解水が二酸化炭素を吸収するメカニズム
二酸化炭素は水面を自由に漂い、水は温室効果ガスである二酸化炭素の吸収源にも排出源にもなりうる。一般的な川では、生物が有機物を消費し、二酸化炭素（CO2）を排出する。人間が息を吐いてCO2を排出するのと同じだ。
こうして川が究極の二酸化炭素供給源となるのは、川に大量のCO2が充満するせいで、川の水が大気中のCO2をそれ以上は溶解できなくなるからである。同じことが世界中の池や湖で発生し、温室効果ガスの発生源となる。
一方、氷河の融解水にはこうした生物の呼気が含まれないので、大気中の多くのCO2を溶解する。融解水が氷河川を流れる間に取り込んだ堆積物は、水中に溶けているCO2を吸収する。
「水中に堆積物が混ざり、さらに大気中の二酸化炭素が混ざると、氷河川の下流にいくにつれて化学変化が生じます」と、サンピエールは説明する。堆積物がCO2と反応し、CO2の一部が溶解すると、川そのものが流れながら二酸化炭素吸収源となる。それも、かなりの量を吸収するのだ。
融解水が比較的少なかった2016年は、北極の氷河川流域の1日分の1平方メートル当たりの二酸化炭素吸収量は、アマゾン熱帯雨林の二酸化炭素吸収量の半分だった。だが、氷河の融解水の量が2016年の3倍だった2015年には、氷河川の二酸化炭素吸収量は平均でアマゾンの2倍だった。
ある場所では1平方メートル当たりのCO2吸収量が、アマゾンの40倍にもなった。繰り返すが、これは総面積での比較ではない。アマゾン熱帯雨林の総面積は200万平方マイル（約518万平方キロメートル）であり、北極の氷河川流域の面積をはるかに上回る。
複雑な現象を理解する重要になる尺度に
氷河川流域で吸収される二酸化炭素量はともかく、今回明らかになったのは、氷河川流域がこれまで見落とされてきた二酸化炭素の吸収源であることだろう。気候変動が北極のシステムを大混乱に陥れるようになる前でも、氷河の融解水が二酸化炭素をどれほど吸収しているかを世界に知らしめるのは極めて困難だったはずなので、今回の調査は非常に意義がある。
しかし、それと同時に今回の調査の素晴らしい点は、複雑な現象を理解するうえで重要になる尺度をもたらしていることだ。
「北極は、わたしたちが予測した最適なモデルよりもはるかに速く変化しています」と、ミシガン大学の生物地球化学者ローズ・コーリーは言う。コーリーは今回の調査には関わっていない。「何が起こりつつあるかをモデル化したり、予想したりできるようにするためには、北極の変化に関する情報を処理しなければなりません」
氷河の融解水が淡水系にいかに速く影響を与えるか、また融解水がどれほど二酸化炭素を吸収するかについて、科学者には深い理解が必要である。こうしたことを深く理解すれば、科学者はより確かなカーボンバジェット（炭素予算）を算出できるようになる。
つまり、パリ協定の目標を達成するには、大気中の二酸化炭素排出量をここまでに抑えればよいという上限値を計算できるようになるのだ。「そのために必要な研究の実例に、今回の調査は見事に当てはまります」とコーリーは付け加える。
誤解のないように言うと、今回の調査は、氷河の融解水が地球に化学的変化を起こし、人類の救世主になるとみなしているわけではない。確かに氷河川や氷河湖はCO2を吸収しているが、それだけではない。
「同時にそれ以外の変化も高緯度北極と低緯度北極で発生しており、温暖化によるCO2の排出量を左右しつつあります」とコーリーは語る。「例えば、永久凍土の融解によって二酸化炭素が放出されますが、その二酸化炭素が氷河湖で生じる二酸化炭素の吸収によって相殺される可能性はありません」
とはいえ、氷河川の流域が二酸化炭素の吸収源であることに違いはない。そして、こうした複雑なプロセスの理解が進めば、混乱をますます極める二酸化炭素のサイクルの解明も進むはずだ。
Melting Glaciers Are Helping Capture Carbon
by MATT SIMON
https://www.wired.com/story/melting-glaciers-are-helping-capture-carbon/
FULL-TILT CHAOS HAS descended on the Arctic, a region that’s now warming twice as fast as the rest of the planet. This summer it’s been sweltering under unprecedented heat, and wildfires have so far consumed 2.4 million acres in Alaska alone, releasing massive amounts of carbon dioxide. It’s so hot up there that thunderstorms, more often seen in tropical climes, are striking near the North Pole.
Add to this bizarro affair a strange, perhaps counterintuitive finding in the far north of Canada, right next to Greenland. Researchers have found that watersheds fed by melting glaciers are actually soaking up a significant amount of carbon dioxide, in contrast to your typical river, which emits carbon dioxide. On average during the 2015 melting season, per square meter (to be clear, not in total) these glacial rivers consumed twice as much CO2 as the Amazon rainforest. So ironically enough, glaciers melting under the weight of global warming can help sequester carbon, making such watersheds a previously unrecognized CO2 sink.
If you were looking for a way out of our impending climate doom, however, this ain’t it. For one, the sequestering powers of glacial meltwater can’t keep up with our out-of-control emissions, or even other climate change-induced emissions from the Arctic like melting permafrost. And if we keep melting glaciers, we’ll run out of meltwater too. Still, the findings are a key piece in understanding the monumentally complex carbon cycle on this planet.
Glacial rivers are very different from rivers elsewhere in the world. One striking difference is they’re largely abiotic—algae and fish typically don’t colonize them because they’re just too cold. So instead of being chock-full of life, they’re chock-full of sediment.
“As these glaciers are retreating or advancing, which they do every year, they’re actually forming a lot of very fine sediments that are just wide open on the landscape,” says Kyra A. St. Pierre, a biogeochemist at the University of British Columbia and lead author on a new paper describing the findings. Glacial meltwaters pick up this sediment, making them mineral-rich. These rivers of meltwater then gather in mineral-rich glacial lakes.
The thing about carbon dioxide is that it flows freely across the surface of water—the water can both absorb the gas and give it off. In a typical river, organisms are consuming organic material and giving off CO2, or respirating, just like humans do. Thus the river becomes a net carbon producer, because it’s saturated with so much CO2 that the water just can’t dissolve any more CO2 from the air. Same goes for ponds and lakes the world over—they’re greenhouse gas emitters.
Glacial meltwater, on the other hand, doesn’t have this organic respiration, so it can dissolve more CO2 from the air. The sediments that the meltwater picks up along the way in turn consume the CO2 that’s dissolved in the water. “You get the sediments mixing into the water and mixing with the carbon dioxide from the atmosphere that results in a change in the chemistry of the river as it moves downstream,” says St. Pierre. When the sediment reacts with the CO2, some of material dissolves, so the river itself becomes a meandering carbon sink—to an impressive degree, in fact.
During the relatively low-melt season of 2016, the rivers in this Arctic watershed consumed half as much carbon daily per square meter as the Amazon rainforest. But the year before, which saw three times the glacial melt, on average the rivers consumed twice as much as the Amazon. At one point, they were capturing 40 times as much CO2 as the Amazon per square meter. But again, this is not in total. The Amazon rainforest is 2 million square miles, a span that vastly eclipses the size of this glacial watershed.
Still, what emerges is a hitherto overlooked carbon sink. It’d be exceedingly hard to tell worldwide how much carbon glacial meltwater is capturing, even before climate change began sending Arctic systems into chaos. But the beauty of this work is that it brings some measure of understanding to complex phenomena. “The Arctic is changing much faster than even our best models predicted,” says Rose Cory, a biogeochemist at the University of Michigan, who wasn’t involved in this work. “And so to be able to model or project forward what’s happening, we have to have this process information.”
Researchers have to better understand how rapidly melting glaciers impact freshwater systems. And also how much CO2 these meltwaters might capture, so scientists can build more robust carbon budgets, or estimate how much carbon we can pump into the atmosphere if we want to meet the goals of the Paris Agreement. “I think this study is a really great example of the work that’s needed,” Cory adds.
To be clear, this study hasn’t found humanity’s geochemical savior in glacial meltwater. These rivers and lakes are sucking up CO2, yes. “But at the same time you also have these other changes in the high and low Arctic that are going to dominate the CO2 release from warming,” says Cory. “For example the thawing of permafrost is going to release carbon dioxide, and that cannot be offset by what’s happening in these glacial lakes.”
Still, a carbon sink is a carbon sink, and a better understanding of these complex processes brings an increasingly chaotic carbon cycle into greater focus.
Proglacial freshwaters are significant and previously unrecognized sinks of atmospheric CO2
by Kyra A. St. Pierre, Vincent L. St. Louis, Sherry L. Schiff, and Martin J. Sharp
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1904241116
Significance
Glacier melt is one of the most dramatic consequences of climate change in high-latitude and high-altitude environments. As meltwaters move across poorly consolidated landscapes, they transport vast quantities of highly reactive comminuted sediments prone to chemical weathering reactions that may consume atmospheric CO2. Using a whole watershed approach in the Canadian High Arctic, combined with additional dissolved CO2 measurements in glacial rivers in Greenland and the Canadian Rockies, we show that certain glacier-fed freshwater ecosystems are significant and previously unrecognized annual CO2 sinks due to chemical weathering. As many of the world’s rivers originate from glacial headwaters, we highlight the potential importance of this process for contemporary regional carbon budgets in rapidly changing high-latitude and high-altitude watersheds.
Abstract
Carbon dioxide (CO2) emissions from freshwater ecosystems are almost universally predicted to increase with climate warming. Glacier-fed rivers and lakes, however, differ critically from those in nonglacierized catchments in that they receive little terrestrial input of organic matter for decomposition and CO2 production, and transport large quantities of easily mobilized comminuted sediments available for carbonate and silicate weathering reactions that can consume atmospheric CO2. We used a whole-watershed approach, integrating concepts from glaciology and limnology, to conclusively show that certain glacier-fed freshwater ecosystems are important and previously overlooked annual CO2 sinks due to the overwhelming influence of these weathering reactions. Using the glacierized Lake Hazen watershed (Nunavut, Canada, 82°N) as a model system, we found that weathering reactions in the glacial rivers actively consumed CO2 up to 42 km downstream of glaciers, and cumulatively transformed the High Arctic’s most voluminous lake into an important CO2 sink. In conjunction with data collected at other proglacial freshwater sites in Greenland and the Canadian Rockies, we suggest that CO2 consumption in proglacial freshwaters due to glacial melt-enhanced weathering is likely a globally relevant phenomenon, with potentially important implications for regional annual carbon budgets in glacierized watersheds.
It turns out that melting glaciers can sequester carbon, according to UBC postdoctoral fellow’s research paper
by Charlie Smith
https://www.straight.com/news/1291831/it-turns-out-melting-glaciers-can-sequester-carbon-according-ubc-postdoctoral-fellows
Climate scientists are legitimately concerned about retreating glaciers on a warming planet.
And there’s been a great deal of alarm this summer about massive amounts of ice melting in Greenland.
But a research paper published this week by the Proceedings of the National Academy of Sciences indicates that some glacier-fed freshwater ecosystems are actually “significant” carbon sinks.
The lead author is Kyra A. St. Pierre, a UBC postdoctoral fellow. She specializes in carbon and nutrient cycles at the interface of freshwater and ocean environments and is presently conducting research for the Hakai Institute’s watershed program.
Looking at the Lake Hazen watershed in Nunavut, St. Pierre and the other researchers determined that glacial rivers consumed carbon dioxide up to 42 kilometres downstream of glaciers.
Lake Hazen on northern Ellesmere Island has been called Canada’s northernmost lake. However, there are smaller lakes even farther north.
It’s certainly the largest lake by volume north of the Arctic Circle.
“In conjunction with data collected at other proglacial freshwater sites in Greenland and the Canadian Rockies, we suggest that CO2consumption in proglacial freshwaters due to glacial melt-enhanced weathering is likely a globally relevant phenomenon, with potentially important implications for regional annual carbon budgets in glacierized watersheds,” the researchers wrote.
According to the paper, glacial river systems consume so much carbon dioxide because the meltwaters transport reactive sediments.
St. Pierre and the other researchers noted that these sediments are prone to chemical-weathering reactions. They can consume atmospheric carbon dioxide.
Of course, if climate change results in the disappearance of a glacier, there is no longer any glacial meltwater to carry these sediments. So it doesn’t mean the public should relax and forget about the threat of rising greenhouse gas emissions.
The recent research paper caught the attention of Wired climate journalist Matt Simon.
He pointed out that in the melting season, these glacial rivers consume twice as much carbon dioxide per square metre than the Amazon rainforest.
Simon acknowledged that the Amazon is a far larger region, so in sum, it still absorbs far more carbon dioxide than glacial river systems in the Arctic.
Not only that, but the Amazon is currently being ravaged by wildfires, emitting enormous amounts of carbon dioxide into the atmosphere.
The number of fires is about 35 percent higher in the first eight months of this year than the average for each year since 2010.