liu.seSök publikationer i DiVA
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Diel Variability of CO2 Emissions From Northern Lakes
Linköpings universitet, Institutionen för tema, Tema Miljöförändring. Linköpings universitet, Filosofiska fakulteten.ORCID-id: 0000-0003-0934-2077
Linköpings universitet, Institutionen för tema, Tema Miljöförändring. Linköpings universitet, Filosofiska fakulteten.
Linköpings universitet, Institutionen för tema, Tema Miljöförändring. Linköpings universitet, Filosofiska fakulteten.
Linköpings universitet, Institutionen för tema, Tema Miljöförändring. Linköpings universitet, Filosofiska fakulteten.ORCID-id: 0000-0003-0472-7840
Visa övriga samt affilieringar
2021 (Engelska)Ingår i: Journal of Geophysical Research - Biogeosciences, ISSN 2169-8953, E-ISSN 2169-8961, Vol. 126, nr 10, artikel-id e2021JG006246Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

Lakes are generally supersaturated in carbon dioxide (CO2) and emitters of CO2 to the atmosphere. However, estimates of CO2 flux (FCO2) from lakes are seldom based on direct flux measurements and usually do not account for nighttime emissions, yielding risk of biased assessments. Here, we present direct FCO2 measurements from automated floating chambers collected every 2-3 hr and spanning 115 24 hr periods in three boreal lakes during summer stratification and before and after autumn mixing in the most eutrophic lake of these. We observed 40%-67% higher mean FCO2 in daytime during periods of surface water CO2 supersaturation in all lakes. Day-night differences in wind speed were correlated with the day-night FCO2 differences in the two larger lakes, but in the smallest and most wind-sheltered lake peaks of FCO2 coincided with low-winds at night. During stratification in the eutrophic lake, CO2 was near equilibrium and diel variability of FCO2 insignificant, but after autumn mixing FCO2 was high with distinct diel variability making this lake a net CO2 source on an annual basis. We found that extrapolating daytime measurements to 24 hr periods overestimated FCO2 by up to 30%, whereas extrapolating measurements from the stratified period to annual rates in the eutrophic lake underestimated FCO2 by 86%. This shows the importance of accounting for diel and seasonal variability in lake CO2 emission estimates.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Hoboken, United States: Wiley-Blackwell, 2021. Vol. 126, nr 10, artikel-id e2021JG006246
Nyckelord [en]
carbon dioxide fluxes; diel variability; automated flux chambers; lake greenhouse gas emissions; autumn mixing
Nationell ämneskategori
Naturgeografi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:liu:diva-181023DOI: 10.1029/2021JG006246ISI: 000711969900032Scopus ID: 2-s2.0-85118228286OAI: oai:DiVA.org:liu-181023DiVA, id: diva2:1611730
Anmärkning

Funding Agencies: Knut & Alice Wallenberg Foundation [2016.0083]; European Research Council (ERC) [725546]; Swedish Research Council, European Commission [2017-00635, 2016-04829]; FORMAS (the Swedish Research Council for Sustainable Development) [2018-01794]

Tillgänglig från: 2021-11-16 Skapad: 2021-11-16 Senast uppdaterad: 2022-08-25Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. CO2 Emissions from Northern Lakes: Insights on regulation and spatiotemporal variability across contrasting lakes in Sweden
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>CO2 Emissions from Northern Lakes: Insights on regulation and spatiotemporal variability across contrasting lakes in Sweden
2022 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Alternativ titel[sv]
Utsläpp av CO2 från olika sjötyper i Sverige : Insikter om reglering och variabilitet i tid och rum
Abstract [en]

Lakes cover only ~2 % of the global land area, but their connections to the surrounding catchment make them important for the global carbon cycle. A considerable amount of the carbon input to lakes is emitted to the atmosphere as carbon dioxide (CO2) through diffusive flux. This CO2 flux varies with surface water CO2 concentrations (CwCO2) and the transfer velocity of CO2 across the thin boundary layer between surface water and atmosphere (k), which both in turn depend on physical, biological, and chemical factors that interplay with lake and catchment characteristics over various time scales. Comprehensive studies of these interlinkages across lake types are rare, and current assessments of lake CO2 emissions are therefore uncertain. In this thesis, the variability and regulation of lake CO2 fluxes across a latitudinal gradient in Sweden is investigated. The thesis explores how CwCO2 and k regulate lake CO2 fluxes and how spatiotemporal patterns of CO2 fluxes vary within and across lakes.

Regulation of CO2 flux at shorter temporal scales (<1 week) was dominated by k. However, the contribution from CwCO2 increased over time making it the dominant factor for seasonal CO2 flux in some lakes. Furthermore, we show that ways of assessing k in lakes may lead to bias, possibly due to inadequate consideration of processes occurring at the upper surface layer of lakes. In the three lakes where daynight variability was studied, we found consistent patterns of higher fluxes of CO2 at daytime during periods where lakes were emitting CO2. Meanwhile, the period of lake water column turnover in autumn was crucial for both day-night variability and total lake CO2 fluxes. Based on the patterns above, we have made recommendations on improved study design for representative measurements of CO2 fluxes in lakes. In addition, we produced models for estimating CO2 flux from combinations of climatic data, satellite imagery and national lake inventory data, i.e., information that is relatively easily available and thus simplify extrapolation of flux estimates to other lakes. Patterns observed across our models suggest strong climate feedbacks, which may lead to increasing CO2 fluxes from lakes at northern latitudes along with precipitation and temperature increases there. Thus, results in this thesis urges forthcoming studies to better account for spatiotemporal variability to improve upon models that can be used for large-scale estimates and future predictions of lake CO2 fluxes.

Abstract [sv]

Sjöar täcker endast 2 % av jordens landyta, men deras kopplingar till det omgivande avrinningsområdet gör dem viktiga för den globala kolcykeln. En betydande del av koltillförseln till sjöar släpps ut i atmosfären som koldioxid (CO2), genom diffusion. Detta CO2-flöde varierar med ytvattnets koncentration av CO2 (CWCO2) och överföringshastigheten för CO2 över det tunna gränsskiktet mellan ytvatten och atmosfär (k), som båda i sin tur beror på fysikaliska, biologiska och kemiska faktorer som samverkar inom sjön och dess avrinningsområde över olika tidsskalor. Omfattande studier av dessa kopplingar mellan sjötyper är sällsynta, och som följd är bedömningar av sjöars koldioxidutsläpp osäkra. I denna avhandling undersöks variabiliteten och regleringen av sjöars CO2-flöden över en latitudinell gradient i Sverige. Avhandlingen undersöker hur CWCO2 och k reglerar sjöars CO2-flöden och hur rumsliga och tidsmässiga mönster av CO2-flöden varierar inom och mellan sjöar.

Regleringen av CO2-flöde vid kortare tidsskalor (<1 vecka) dominerades av k. Bidraget från CWCO2 ökade dock över tiden, och utgjorde den dominerande faktorn för säsongsbetonat CO2-flöde i vissa sjöar. Vi visar att metoder som används för att bedöma k i sjöar kan leda till fel uppskattningar, möjligen på grund av otillräcklig hänsyn till processer som sker vid sjöns övre ytskikt. I de tre sjöarna där dag-natt variabilitet studerades, fann vi tydliga mönster av högre CO2-flöden på dagtid under perioder där sjöar avgav CO2. Samtidigt var sjöars omsättningsperiod på hösten avgörande för både dag-natt-variabilitet och totala CO2-flöden. Baserat på mönstren ovan har vi gjort rekommendationer som syftar till hur mätningar av CO2-flöden i sjöar kan bli mer representativa. Vi har även tagit fram modeller för att uppskatta CO2-flöde från kombinationer av klimat- och satellitdata samt nationella sjöinventeringsdata, d.v.s. data som är relativt lättillgängliga och därmed underlättar extrapolering av flödesuppskattningar till andra sjöar. Mönster som observerats i våra modeller tyder på stark klimatåterkoppling, som kan leda till allt större CO2-flöden från sjöar vid norra breddgrader i takt med ökad nederbörd och temperatur där. Vi uppmanar kommande studier till ökad hänsyn av rumsliga och tidsmässiga variationer för att förbättra modeller som kan användas för storskaliga uppskattningar och framtida förutsägelser av sjöars CO2-flöden.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Linköping: Linköping University Electronic Press, 2022. s. 57
Serie
Linköping Studies in Arts and Sciences, ISSN 0282-9800 ; 840
Nyckelord
Lake, CO2 flux, Spatiotemporal variability, Empirical models, Sjö, Koldioxid-flöde, Rumsliga och tidsmässiga variationer, Empiriska modeller
Nationell ämneskategori
Miljövetenskap
Identifikatorer
urn:nbn:se:liu:diva-187801 (URN)10.3384/9789179294335 (DOI)9789179294328 (ISBN)9789179294335 (ISBN)
Disputation
2022-10-06, TEMCAS, Building T, Campus Valla, Linköping, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
Knut och Alice Wallenbergs StiftelseEU, Europeiska forskningsrådetVetenskapsrådetForskningsrådet Formas
Tillgänglig från: 2022-08-25 Skapad: 2022-08-25 Senast uppdaterad: 2022-08-25Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(2893 kB)230 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT02.pdfFilstorlek 2893 kBChecksumma SHA-512
d165c9e367728d9a6cdbc7641f011593664e475f3d46e17a2814597fe7fe77107c25d402414047583fc662d38bcb77b00cb10092c27ddce0dbbdede85b33cb83
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Person

Rudberg, DavidSchenk, JonathanSieczko, Anna KatarzynaPajala, GustavSawakuchi, Henrique OliveiraBastviken, David

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Rudberg, DavidDuc, N. T.Schenk, JonathanSieczko, Anna KatarzynaPajala, GustavSawakuchi, Henrique OliveiraBastviken, David
Av organisationen
Tema MiljöförändringFilosofiska fakulteten
I samma tidskrift
Journal of Geophysical Research - Biogeosciences
Naturgeografi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 231 nedladdningar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 123 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf