冰川退縮加速全球化學風化
在全球變暖背景下，冰川（冰蓋）加速消融，運動速度加快，融水徑流增加。冰川加速運動導致物理侵蝕增強，侵蝕速率升高。以往研究指出，侵蝕作用增強也會引起化學風化增強并伴隨著風化速率升高，據此可知冰川在化學風化過程中吸收/排放CO2的能力也會增強。同時，由于消融加速，冰川融水每年向下游輸送了大量的生物活性元素（如鐵、硅、磷、有機碳）和有毒有害元素（如汞、砷），當這些元素進入下游以后會影響陸地或水生生態系統的初級生產力，最終可能影響區域或全球的元素循環（如碳循環）并反饋氣候系統。
需要指出的是，上述研究均基于一個科學假設，即當前全球冰川的化學風化速率相比以前明顯升高了，但遺憾的是一直沒有定量的證據來證實這個假設。
近日，“亞洲水塔動態變化與影響”任務“水資源演變與適應性利用”專題和“冰川、積雪、凍土變化與影響及應對”專題研究團隊找到了冰川化學風化速率升高的確鑿證據。在第二次青藏高原綜合科學考察研究項目的支持下，完成了青藏高原及其周邊山地43條冰川的融水化學采樣和資料收集，結合全球其它地區的冰川融水化學監測結果，形成了全球5465個融水徑流樣品的水化學數據集。首次評估了全球冰川的化學風化速率，并揭示了冰川風化速率的時空變化規律和影響機制（圖1）。以陽離子剝蝕速率作為化學風化速率的代用指標，發現全球冰川的平均化學風化速率是20年前的3倍，是冰蓋流域的10倍，是整個冰蓋的50倍，是非冰川流域的4倍；冰川化學風化速率與氣溫、降水和徑流呈正相關關系，與緯度反相關（圖1）。該研究表明，未來全球的冰川和冰蓋在融水徑流量達到峰值（拐點）以前，其化學風化速率會一直升高，碳匯或碳源能力會一直增強，化學風化的物質產量會一直增加，對陸地和水生生態系統的影響會進一步增大，在區域或全球元素生物地球化學循環中的重要性會越來越顯著。
圖1：冰川和冰蓋的化學風化速率及其與氣溫、徑流和緯度關系
文章信息：Li Xiangying, Wang Ninglian, Ding Yongjian, Jon R. Hawkings, Jacob C. Yde, Robert Raiswell, Liu Jintao, Zhang Shiqiang, Kang Shichang, Wang Rongjun, Liu Qiao, Liu Shiyin, Roland Bol, You Xiaoni & Li Guoyu. (2022). Globally elevated chemical weathering rates beneath glaciers. Nature Communications, 13: 407.
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-28032-1