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2024年6月3日 星期一

鏽染阿拉斯加:變成橘色的純淨溪流

 原文網址:https://www.ucdavis.edu/climate/news/alaskas-rusting-waters-pristine-rivers-and-streams-turning-orange

永凍土融化可能是環境品質退化的原因

by Emily C. Dooley

發表於《自然》集團的期刊《通訊地球與環境》(Communications: Earth and Environment)的新研究發現,在阿拉斯加極為偏遠的地區,有數十條河川溪流從澄清的藍色變成混濁的橘色,這些色彩的來源可能是因為永凍土融化而與外界接觸的礦物。

阿拉斯加北極門國家公園Kutuk河的空照圖,顯示河水變成了鐵鏽一般的顏色。永凍土融化造成礦物受到風化作用,使河水變酸,進而讓鐵、鋅、銅釋放出來。照片來源:Ken Hill,美國國家公園管理處

2023年12月7日 星期四

地景動態決定了地球生物多樣性的演變過程

 原文網址:https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2023/11/30/landscape-dynamics-determine-evolution-biodiversity-nature-salles.html

今日發表在《自然》(Nature)的新研究顯示從地質時間尺度來看,河川、高山、海洋與沉積物養分的移動過程,是地球生物多樣性演變的主要動力來源。

過去54千萬年沉積物進到海洋的通量(粉紅線)vs海洋動物多樣性(黑線)。兩者之間有顯著的相關性(線上標註的為滅絕事件)。圖片來源:自然

2023年8月30日 星期三

全球河川甲烷排放量的分布圖揭露出意想不到的甲烷來源

 原文網址:https://news.wisc.edu/mapping-methane-emissions-from-rivers-around-globe-reveals-surprising-sources/

By Adam Hinterthuer

甲烷是會導致全球暖化的強力溫室氣體。在全世界的甲烷排放源中,淡水生態系占了一半——特別是河川溪流,科學家認為它們排放了非常大量的甲烷,但是從全球來看它們的排放速率以及模式為何,大部分還是沒有文獻探討。

研究發現河川溪流產生的甲烷多寡跟它們所在的緯度或溫度沒有關係,而主要受控於周圍與它們連通的棲地類型。圖片來源:Jerry87/iStock

2021年4月14日 星期三

山脈成長會影響溫室效應

 原文網址:https://www.gfz-potsdam.de/en/media-and-communication/news/details/article/mountain-growth-influences-greenhouse-effect/

台灣是座極端的島嶼:大型地震與強烈颱風反覆侵襲這個地方,使得它的地貌因此改變,有時還會釀成重大災難。這讓台灣成為一個對地球科學來說再好不過的實驗室。舉例來說,侵蝕作用在台灣中央的速率是最南邊的數千倍。侵蝕速率的差異會影響岩石化學風化,而讓我們洞見地球以數百萬年為時間尺度來進行的碳循環。由德國地球科學中心的Aaron BufeNiels Hovius領導的研究團隊最近利用侵蝕速率的差異,探討岩石的抬升與侵蝕如何決定碳在吸收與排放之間的平衡。他們得到了驚人的結果:風化作用在侵蝕速率高的地方會釋放二氧化碳;而在侵蝕速率低的地方則會封存大氣裡的二氧化碳。這項研究發表在《自然―地球科學》(Nature Geoscience).

從岩床湧出來的泉水帶有因為風化而呈現黃褐色的液體,地點為台灣廬山。圖片來源:Kristen Cook, GFZ

2021年1月6日 星期三

對於亞洲河川進行過的最大研究揭露了800年來的古氣候模式

 原文網址:https://www.sutd.edu.sg/Research/Research-News/2020/12/Largest-study-Asia-rivers-unearths-800-years

在評估未來的氣候變遷,並且為水資源管理下定更明智的決策時,這項由新加坡科技設計大學進行的研究將會相當重要。

16個國家,41條河川,62個測站,以及從西元1200年至2012年,總共813年的年度流量,這是新加坡科技設計大學的研究人員耗時兩年得出的數據,目的是要詳加了解亞洲季風區過往的氣候模式。

2019年11月16日 星期六

科學家發現「永恆之河」尼羅河比過去認為的更加古


科學家發現「永恆之河」尼羅河比過去認為的更加古老
古埃及人視尼羅河為所有生命的源頭。尼羅河千百萬年來穩定地向北流動,滋養出非洲東北肥沃的河谷,也因此決定了人類文明的軌跡。
流過埃及開羅的尼羅河。德州大學的科學家最近發現尼羅河的年齡是過去認為的六倍左右。圖片來源:Nina R.

2019年10月23日 星期三

重大天災可以把大片森林帶到數千公里外的海底埋藏起來


重大天災可以把大片森林帶到數千公里外的海底埋藏起來
By Darrin S. Joy
地球科學家表示颶風與季風降下的滂沱大雨,以及其他的重大天災可以把大量的新鮮木頭帶到海洋深處並埋藏在海底。
季風帶來的暴雨(如圖)可能會把大量的木頭沖入孟加拉灣,接著埋藏在海床上的沉積物裡面。圖片來源:Christian France-Lanord/Université de Lorraine

2019年9月18日 星期三

新研究在全世界的河川發現氣候留下的記號


新研究在全世界的河川發現氣候留下的記號
英國布里斯托大學的科學家主持並發表在期刊《自然》(Nature)的新研究質疑了現有理論――他們發現氣候在全世界的河川都留下了鮮明的記號。
文章中發現不同氣候帶的河川縱剖面具有不同的特性。濕潤(左下)和半乾燥(右)的河川顯示氣候造成他們的流量有所差異。圖片來源:布里斯托大學
地球科學家數十年來一直在試著找出氣候在河川形成過程中的影響,但目前為止還沒有得到系統性的證據。
如果你從河川的源頭往河口前進,路途中的海拔高度會一路降低。在某些河川中,這條路徑在高處時會下降得非常快,到了低處則變得相當平坦,結果便是形成一條凹口向上的高度剖面(又稱縱剖面),就像是從一個碗的碗口畫到碗底得到的形狀。相較來說,直線形的縱剖面就像一道斜坡,從源頭走到河口途中不管哪個高度的下降幅度都一樣。
陳宣安等人進行的新研究顯示濕潤地區的河川傾向形成凹口向上的縱剖面,而越乾燥的地區河川縱剖面則會越來越直。
布里斯托大學地理科學院的陳宣安是主要作者,他說:「河川縱剖面是經過數千年到數百萬年逐漸形成的,因此它可以訴說當地氣候歷史的宏觀故事。我們推測氣候會影響河川縱剖面,因為氣候決定了河川中有多少水在流,以及水流沿著河床推動沉積物的相關力度有多強。」
在此之前科學家缺乏一個有系統的大型資料庫涵蓋全世界各個氣候帶的河川,使他們無法全面探討氣候跟河川形狀之間的關係。研究團隊運用NASA太空梭蒐集到的數據,以及共同作者倫敦瑪麗王后大學的Stuart Grieve博士開發出的專門軟體,發展出新型且可以免費使用的河川縱剖面資料庫,其中涵蓋了超過33萬條世界各地的河川。
這篇研究首度證明全世界不同氣候帶的河川縱剖面有明顯差異,原因為乾燥在河川流量上呈現出來的影響。
濕潤地區的河川一般來說整年都有水在流動,因此可以持續搬運沉積物,並把河川縱剖面整體侵蝕成凹口向上的形狀。
隨著氣候逐漸變乾(從半乾燥、乾燥到超乾燥),一年中只有下雨時河川會流動幾次,造成沉積物很少受到搬運。
此外,乾燥地區的河川也較容易經歷短期而強烈的暴雨,這種降雨類型不會讓整條河川都有水在流動。
作者在論文中利用數值模型模擬河川縱剖面的演化歷程如何受到流量特性影響,因而解釋了氣候、流量和縱剖面形狀彼此之間的關聯。
作者指出不論河川縱剖面是否還有其他可能的控制條件,流量特性對最終形成的剖面形狀具有最主要的影響。他們證明資料庫中不同氣候帶的剖面形狀差異,可以用氣候對流量造成的不同特性來解釋。
布里斯托大學地理科學院的Katerina Michaelides博士主持了這項研究,她說:「數十年來教科書上的傳統理論,都將河川縱剖面描繪成會往凹口向上的形狀演化。在前人發表的研究中,濕潤地區的河川遠比乾燥地區的河川更常出現並受到深入探討,造成現有理論偏向從濕潤地區河川得到的觀察結果。」
「我們的研究證實世界上很多河川的剖面形狀並非是凹口向上,而直線形的剖面在乾燥環境中較為常見。」
「我認為乾燥地區的河川一直以來都沒有被好好研究並受到忽視,特別是考慮到乾旱地區其實占了全球陸地面積的40%。它們的流量特徵讓我們能從獨一無二的角度探討氣候對地表地形的影響。

New research identifies a climate signature in rivers globally
A new study, led by scientists from the University of Bristol and published in the journal Nature, discovers a clear climatic signature on rivers globally that challenges existing theories.
For decades geoscientists have been trying to detect the influence of climate on the formation of rivers, but up to now there has been no systematic evidence.
If you walk from a river’s source to its mouth, you walk a path that descends in elevation. In some rivers, this path will descend steeply out of the uplands, and then flatten out in the lowlands. This results in an elevational profile (which we call the long profile) that has a concave up shape, similar to the shape of the inside of a bowl as you trace it from the inside rim to the bottom. In contrast, a straight long profile descends evenly in elevation, like a ramp, along the path as you walk from the source to the mouth.
The new research by Chen et al. shows that while river long profiles tend to be concave up in humid regions, they become progressively straighter in drier regions.
Lead author Shiuan-An Chen from the University of Bristol’s School of Geographical Sciences, said: “The long profile is formed gradually over tens of thousands to millions of years, so it tells a bigger story about the climate history of region. We would expect climate to affect the river long profile because it controls how much water flows in rivers and the associated force of water to move sediment along the riverbed.”
Up until now scientists have lacked a large, systematic dataset of rivers that spans the range of climate zones on Earth, enabling full exploration of the links between climate and river form. The research team produced a new, freely available, database of river long profiles, generated from data originally collected by NASA’s space shuttle. They used specialist software developed by co-author Dr Stuart Grieve at Queen Mary University London to develop a new long profile database that includes over 330,000 rivers across the globe.
The study shows for the first time at the global scale that there are distinct differences in river long profile shapes across climate zones, and that the reason behind these differences lies in the expression of aridity in streamflow in rivers.
In humid regions, rivers tend to have flow in them all year round which continually moves sediment and erodes the overall profile into a concave up shape.
As the climate becomes progressively arid (from semi-arid, to arid, to hyper-arid), rivers only flow a few times per year when it rains, moving sediment infrequently.
Additionally, arid rivers tend to experience brief, intense rainstorms, which do not create flow over the entire river length. 
These links between climate, streamflow and long profile shape are explained in the paper using a numerical model which simulates the evolution of river profiles over time in response to streamflow characteristics.
The authors show that regardless of all other potential controls on river profiles, streamflow characteristics have a dominant effect on the final profile shape. They demonstrate that the differences in the climatic expression of streamflow explain the variations in profile shape across climatic regions in their database.
Dr Katerina Michaelides, also from Bristol’s School of Geographical Sciences, who led the research added: “Traditional theory included in textbooks for decades describes that river long profiles evolve to be concave up. Existing theories are biased towards observations made in humid rivers, which are far better studied and more represented in published research than dryland rivers.
“Our study shows that many river profiles around the world are not concave up and that straighter profiles tend to be more common in arid environments.”
“I think dryland rivers have been understudied and under-appreciated, especially given that drylands cover ~40% of the global land surface. Their streamflow expression gives unique insights into the climatic influence on land surface topography.”
原始論文:S-A. Chen, K. Michaelides, S. Grieve and M.B. Singer. Aridity is expressed in river topography globally'Nature, 2019 DOI: 10.1038/s41586-019-1558-8
引用自:University of Bristol. "Climate signature identified in rivers globally."

2019年6月27日 星期四

遭受擾動的熱帶土壤是二氧化碳的潛在來源


遭受擾動的熱帶土壤是二氧化碳的潛在來源
By Zachary Boehm
加速熱帶地區的森林砍伐並增加農業土地利用,會數千年前的土壤露出地表。根據美國佛羅里達州立大學進行的新研究,這可能會把二氧化碳釋放到大氣當中。
剛果民主共和國許多曾是未受開發的土地現在則因森林砍伐而裸露。隨著該國人口持續大量增加,人們還會需要更多土地來作為農業用途。

2019年6月21日 星期五

有機碳藏沉積物,大氣就能有氧氣


有機碳藏沉積物,大氣就能有氧氣
伍茲霍爾海洋研究所和哈佛大學最近進行的新研究或許有助於解決一項歷時已久的問題:岩石和沉積物如何保存一小部分的有機碳,避免它們遭到分解。主要作者,哈佛大學的博士後研究員Jordon Hemingway之前就讀於伍茲霍爾海洋研究所,他說詳細了解這項作用的進行方式,可以解釋大氣中的氣體組成為何能長期維持穩定。這篇論文614日發表於期刊《自然》(Nature)
富含有機物的內格羅河和富含沉積物的蘇里摩希河在亞馬遜盆地交匯時的景象。(圖片來源:Chris Linder)

2018年7月27日 星期五

透過分析硫而證實氧氣出現的時間


透過分析硫而證實氧氣出現的時間
萊斯大學的科學家利用河水證實大氣中的氧含量在27億年前開始上升
Mike Williams
科學家長久以來認為氧氣在27億年前開始出現在地球的低層大氣中,使得我們所知的許多生命得以誕生。而一位萊斯大學的研究人員得到了新的證據來支持這個數字。
此為加拿大安大略省沃瓦鎮的高山瀑布。這些河水流過並侵蝕了蘇必略穩定地塊露出的古老岩石,其中蘊含了地球大氣在27億年前如何演變的線索。一項由萊斯大學進行的研究,顯示這些岩石中由硫寫下的紀錄標示出地球大氣當時出現了劇烈變化,進而使複雜的生命得以誕生。圖片來源:Tom Samworth/www.itsabouttravelling.com