ある研究によると、洪水時には水が大量の炭素を生態系内で横方向に運んでおり、これは気候変動や水質に影響を及ぼす可能性があります。
この発見は、多くの人が炭素循環を垂直的なもの、すなわち土壌、植物、大気の間でCO2が上下に移動するものと捉えている見方に反するものです。
研究者らはその成果をGeophysical Research Letters誌に発表しており、米国本土の約75%をカバーする1,000以上の流域の分析に基づいています。
環境中の炭素、特に溶存有機炭素（DOC）は、水化学、温室効果ガスの排出、陸域と水域を横断する汚染物質の移動など、地球の基本的なプロセスの多くに影響を与える主要な変数です。筆頭著者であり、ミシガン州立大学の地球・環境科学者であるJay Zarnetske氏はそう述べています。
サンプリングを減らすのではなく、増やす
「水が生態系を流れる際、水は植物や土壌から有機炭素を取り込みます。多くの場合、水によって生態系が炭素の純排出源となるか、吸収源となるかが決まります」と同氏は述べています。「DOCとして生態系から流出する膨大な量の炭素は、毎年大気から吸収される炭素の純量とほぼ同程度です。そのため、『炭素の銀行口座』を管理する際には、正確な会計処理が極めて重要です。」
Zarnetske氏によれば、河川中のDOCは紅茶を淹れることに似ています。「まず比較的澄んだ水から始まります。この『紅茶』は洪水時に河川へと押し流され、しばしば水を茶色く変えます。」
新たな研究は、洪水のイベントデータを含めることで、DOCとして生態系から流出する炭素をより適切に算定する方法を示唆しています。物流や安全上の懸念から、科学者は通常、洪水時には河川から大きく距離を置いています。
その結果、洪水時のDOCの挙動についての知見は限られています。しかし、水が速く茶色く流れているときこそ、ほとんどの流域から最も多くの炭素が運び出されています。言い換えれば、今まさに、より多くのサンプリングが必要な時期なのです。
科学者たちは、洪水によって、ミシガン州の森林からソノラ砂漠に至るまで、北米の多様な生態系にわたる景観から炭素が容易に押し流されることを知り、驚きました。当初は、国内の多くの地域で洪水によってDOCが希釈されると考えていました。
しかし、洪水はほぼすべての環境から比較的短時間で大量のDOCを放出させます。比喩的に言えば、より濃い「紅茶」が生まれるのです。
「一部の地域では洪水時にDOCが増加することは知っていましたが、国内のほぼすべての流域で同じパターンが見られたことには驚きました」とZarnetske氏は述べています。「砂漠は落葉広葉樹林ほどDOCを多く含みませんが、鉄砲水のような事象が起きると、そのプロセスは同じで、激流は炭素で満ち溢れています。」
湿地による緩衝作用
もう一つの重要な確認は、流域において湿地が果たす重要な役割でした。米国全体におけるDOCの流出挙動は、主に流域内の湿地の面積と関連していました。湿地は流域におけるDOCの緩衝帯または貯留域として機能します。洪水の水位が上昇すると、河川に最も近い湿地の水とDOCが急速に溢れ出すことがあります。
したがって、天然湿地が流域内のどこに位置しているかが重要です。天然湿地を排水し、近くの別の沼地と「交換」したり、人工湿地を造成したりすることは、紙上では良く見えるかもしれませんが、その地域の炭素を貯留し放出する能力に影響を及ぼすことになる、とZarnetske氏は述べています。
「湿地は炭素収支と水質の主要な制御要因であり、同時に最も脆弱な景観の一つでもあります」と同氏は述べています。「湿地を移動させれば、その地域の水系の仕組みと化学的性質を変えてしまうことになります。」
今回の研究では、科学者たちは米国全土のデータを使用しましたが、単一の河川や沼地に足を踏み入れたわけではありません。結果は、主に米国地質調査所をはじめとする州および連邦政府機関が数十年にわたって収集した膨大なデータに基づいています。この長期データの収集は新たな実験を行うほど刺激的には思えないかもしれませんが、過去のデータは価値が高く、その価値は時間とともにますます増していく、とZarnetske氏は述べています。
「派手さはありませんが、強力なデータです」と同氏は述べています。「これらのデータは、すべてを分析できるほど強力なコンピュータや手法が存在することを私たちが知るずっと前から収集されていました。」
