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[研究分享]本校地理環境資源學系水文研究-黃誌川副教授及研究團隊之研究成果,榮登Nature 期刊家族Scientific Reports

本校地理環境資源學系水文研究-黃誌川副教授及研究團隊之研究成果,榮登Nature 期刊家族Scientific Reports,已於今(2015)1120日在國際期刊發表成果。簡介文稿如下:

 

Importance of Oceanian small mountainous rivers (SMRs) in global land-to-ocean output of lignin and modern biospheric carbon.

不可忽視的小河:台灣河川在全球新鮮生物碳輸出的重要性

河流向海洋輸送有機碳是連接陸地和海洋兩大碳庫的主要途徑,也影響長時間尺度的碳循環和氣候變化。高山小河流區域由於高的初級生產力、颱風引起的山崩地滑以及地震的因素,使得有機碳輸送過程在全球尺度下佔有舉足輕重的地位,但由於採樣的危險性,颱風期間陸海物質輸送過程研究相對較少。

本校理學院地理環境資源學系黃誌川副教授與廈門大學、台灣師範大學的最新研究顯示:利用木質素(lignin)這種僅來源於陸地高等植物維管束的有機化合物來示蹤臺灣高山小河流在颱風期間向海輸送的生物有機碳的通量。木質素主要分佈在表層土壤,並且近期的研究表明木質素可以示蹤新鮮的生物源有機質,因此可被用在陸地向海新鮮有機質的輸送研究中。

該團隊採集了颱風過程中臺灣西部濁水溪以及東部的立霧溪河流懸浮顆粒物的高密度的樣本來研究在颱風過程中輸出的有機質隨流量變化的特徵;同時還採集了東部和西部共十條其他河流在颱風中的樣本,來建立河流木質素通量與流量的關係,進而估算全臺灣的木質素向海輸送通量。此一研究表明在颱風過程中,濁水溪木質素的輸送通量隨著徑流量的增加而呈指數關係增加。通過建立濁水溪木質素流量和徑流量的關係,該團隊估算出濁水溪在96h內向海的木質素通量為2.2±0.5 Gg,相當於密西西比河(面積是濁水溪的600倍)年通量的20%,而颱風期間濁水溪單位面積的木質素輸送通量則可達到密西西比河的16,900倍。進一步利用所有颱風期間木質素通量和泥沙通量的關係,結合52年來臺灣16條河流每天泥沙通量的資料,研究估算出全臺灣每年向海輸送的木質素通量為1.5 Gg-99.7 Gg。這樣大的年輸送通量變異性與每年的登陸臺灣的颱風數量以及帶來的降雨量有很大的關係。將此結果應用至整個大洋小河流體系,並且利用表層土壤有機質中木質素的含量,研究進一步估算出大洋小河流系統每年向海輸送的新鮮生物碳為37 Tg占全球新鮮生物碳年輸送通量的20%左右,但這些小河流只占了地球表面1.8%的陸地面積。更重要的是,在颱風過程中輸出的泥沙達到異重流的濃度,提高了海洋碳埋藏的效率,因此高山小河流在全球新鮮生物碳的輸出和埋藏中扮演了重要的角色。

此研究成果可參閱Bao, HY, Lee, TY, Huang, JC, Feng, XJ, Dai, MH, Kao, SJ: Importance of Oceanian small mountainous rivers (SMRs) in global land-to-ocean output of lignin and modern biospheric carbon, Scientific Reports, Scientific Reports 5, 16217 (2015), doi:10.1038/srep16217.

圖1,木質素(lignin)採樣位置圖與颱風路徑

 

圖1,木質素(lignin)採樣位置圖與颱風路徑

圖2,台灣與世界其他大河在沈積物輸出與現有有機碳輸出的比較

圖2,台灣與世界其他大河在沈積物輸出與現有有機碳輸出的比較

照片1,颱風來襲,研究人員日間於颱風雨中採水樣情形

照片1,颱風來襲,研究人員日間於颱風雨中採水樣情

 照片2,颱風來襲,研究人員夜晚於颱風雨中採水樣情形

照片2,颱風來襲,研究人員夜晚於颱風雨中採水樣情形