Vad orsakar brunifieringen av svenska vatten detta vet vi idag Lars J. Tranvik Núria Catalan Anne Kellerman Dolly Kothawala Gesa Weyhenmeyer

Transkript

1 Vad orsakar brunifieringen av svenska vatten detta vet vi idag Lars J. Tranvik Núria Catalan Anne Kellerman Dolly Kothawala Gesa Weyhenmeyer Limnology Department of Ecology and Genetics

2 Vad orsakar brunifieringen förbruningen av svenska vatten detta vet vi idag

3 Vad är orsakerna till förbruningen? Vad är förbruningen orsak till?

4 Varför blir vattnen brunare? Vad gör förbruningen med vattnen?

5 De flesta sjöar är små och starkt påverkade av organiskt material från land, huvudsakligen i löst form

6 DC (4-31 mg/l)

7 bacterial enzymes LMW labile organic C C 2 photons and photochemically produced reactive oxygen species H H H CH HC HC H H H. N H H H H H CH. Fe 2+ CH H N H - N H N H N H C H 2 C H 2 N H 2 - H C H 3 N H H C H N H 3 H H N H N H 2 2 CH 2 H H N H 2 - CH H H H 3 C H 3 H N H 2 CH 2 H N H K + H Fe 2+ H 2 H C H - H 3 Si H CH N N H C H 2 N H N H C H 2 N H - H H H C H Si 2 C N H C C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 H H H H H N N H H H H C H 2 C H 2 H N N Al Al + Fe H N 2 3 C CH H H - N H 2 H H N C H C H 2 H H H CH 2 H Si Fe 2+ CH Fe 2+ H - H H C H H 3 - H H H 3 C H - H H H N H H 2 H C H H H 3 CH H 3 C N H H 2 H CH 2 H H H H H. H N H C H H C H 2 H 2 N C H 2 C H 2 H N 2 H H 2 N H H 3 C H H CH 2 H H CH 2 H

8 Ökande nettoutflöde av koldioxid Ökande andel av produktionen i sjön grundas på energi från landväxter Sjöns metabolism drivs av växtplankton Sjöns metabolism drivs av humus från omlandet

9 Sediment som kolsänka Boreal landscape (Finland): Areal C storage higher in lake sediments than in forest (Kortelainen et al. 2004)

10 Flockulering av löst organiskt material utgör den största delen av det kol som begravs i sedimenten Light C 2 100% C C DC PC C 2 C 2 Plankton ~ 50 % von Wachenfeldt and Tranvik Ecosystems 2008, L& 2008, 2009

11 1.4 Land 2.9 Inland waters 0.9 cean 0.6 Gigatons per year Tranvik et al. Limnol. ceanogr. 2009

12 The Global Carbon Cycle, IPCC 2013 IPCC 5th Assessment Report, 2013, WG I, The Physical Science Basis

13 Ökande DC i hela Norden De Wit et al ES&T

14 Some suggested causes for increasing DC related to environmental change caused by humans Drier climate (e.g. Freeman et al. Nature 2001a) Warmer climate (e.g. Freeman et al. Nature 2001b) Wetter climate (many authors, e.g. Tranvik and Jansson Nature 2002) Elevated C2 (Freeman et al. Nature 2004) Decreased acidification/s4 deposition (Monteith et al. Nature 2007) Atmospheric N deposition (e.g. Bragazza et al. PNAS 2006) Increasing proportion of spruce in watersheds (Kritzberg)

15 Monteith et al. 2007

16 Större minskning i sulfathalt i vattnen => större ökning i DC Monteith et al. 2007

17

18 Sjöar med högre halt av DC => snabbare ökning Absolute values Relative increase De Wit et al ES&T

19 Ökningen i DC avtar med ökande nederbörd: Utspädningseffekt, eller urlakningseffekt De Wit et al ES&T

20 Framtida ändrad nederbörd kommer att leda till ytterligare förbruning - men inte i de blötaste delarna av Norge. De Wit et al ES&T

21

22 Areas which are already subject to lake browning correspond to areas which are expected to get increasing precipitation From Monteith et al. Nature 2007

23 Mängden DC kan alltså förväntas fortsätta öka.. men hur är det med den kemiska sammansättningen av det organiska materialet?

24 DC bryts ner under med en halveringstid på några år Ju längre uppehållstid på sjöarna, desto mer nedbrytning Vattenfärgen försvinner ungefär dubbelt så fort som det organiska materialet Alltså är humus mer labilt än DC som helhet! Weyhenmeyer et al. 2012

25 Mälaren, förser 1.5 miljoner människor med dricksvatten: mest vatten kommer in i väster ökande uppehållstid för vattnet österut Köhler et al. PloSne 2013

26 Mälaren: Vattenfärgen ökar snabbare i väster Österut buffrar nedbrytning under den längre upehållstiden Köhler et al. PloSne 2013

27 Longer retention time -> slower decay

28 Data in previous slide vs marine sediments pen symbols: Marine sediment C decay (Middelburg 1989) The same general pattern of slower decay extends over 10 order of magnitude Catalán et al. 2016

29 Literature review of C decay in different systems Inland waters are hot spots of C decay, half life 2.5 years Catalán et al. 2016

30 Global distribution of change in C decay rates based on the runoff changes scenario for a 2 o C increase in temperature Catalán et al. 2016

31 Med längre omsättningstid på vattnet leder selektiv nedbrytning till att DC blir mindre humöst Kellerman 2015

32 Summary How will the inland water C cycle respond to climate change? Warmer and wetter climate Warmer and drier climate Land Inland waters cean More import Shorter retention time Smaller fraction lost in-lake More export More outgassing of C2 and CH4 More humic More sediment storage Less import Longer retention time Larger fraction lost in-lake Less export Less outgassing of C2 and CH4 Less humic, clear water Less sediment storage

33 Tack! Lars J. Tranvik Núria Catalan Anne Kellerman Dolly Kothawala Gesa Weyhenmeyer Limnology Department of Ecology and Genetics

34