مطالعه مختصر: دریاچه های کوچک نقش بزرگی در انتشار اکسید نیتروژن دارند

پتانسیل 100 ساله گرمایش جهانی اکسید نیتروژن تقریباً 300 برابر دی اکسید کربن است. با این حال انتشار کنونی اکسید نیتروژن به خصوص از دریاچه ها بسیار نامشخص است.

این امر منجر به دست کم گرفتن تأثیر اکسید نیتروژن بر انتشار گازهای گلخانه ای جهانی، به ویژه از دریاچه های کوچک و مناطقی که مطالعه ضعیفی ندارند، شده است.

یک مطالعه در سال 2026 در Science Advances تلاش کرد تا این شکاف داده را پر کند.¹ نویسندگان بزرگترین پایگاه داده جهانی انتشار اکسید نیتروژن از دریاچه ها تا به امروز و دومین پایگاه به طور خاص برای دریاچه های کوچک گردآوری کردند. آنها سپس از یادگیری ماشینی برای تخمین و پیش‌بینی اینکه چگونه این دریاچه‌ها در انتشار جهانی اکسید نیتروژن نقش دارند، استفاده کردند.

روش ها

نویسندگان یک پایگاه داده جهانی از NO در دریاچه ها را از ادبیات موجود گردآوری کردند که شامل 6550 اندازه گیری از 3829 دریاچه جهانی است.¹

34 متغیر پیش‌بینی کننده انتشار شناسایی و در هفت دسته طبقه‌بندی شدند. اینها بر اساس اهمیت عمده آنها برای انتشار NOx انتخاب شدند.

داده‌های دریاچه‌های بزرگ (بیش از 0.1 کیلومتر مربع) برای پیش‌بینی انتشار گازهای گلخانه‌ای به یک مدل یادگیری ماشینی وارد شدند. داده ها به مناطق جغرافیایی یا حوزه های آبخیز تقسیم شدند. همراه با پیش‌بینی مقادیر انتشار، مدل‌ها تأثیر متغیرهای فردی را بر انتشار اندازه‌گیری کردند.

با توجه به مطالعات قبلی که نشان می دهد دریاچه های کوچک اکسید نیتریک را متفاوت از دریاچه های بزرگ تولید می کنند، یک مدل جایگزین برای دریاچه ها اعمال شد.

نویسندگان از مقیاس بندی و نمونه گیری تصادفی برای غلبه بر عدم قطعیت با دریاچه های کوچک استفاده کردند.¹ آنها دریاچه ها را به دو نوع دریاچه (طبیعی در مقابل ساخته شده توسط انسان) و سه کلاس اندازه گروه بندی کردند تا بر اساس مشاهدات، برآورد انتشار محافظه کارانه ایجاد کنند.¹

نتایج

همه مدل ها عملکرد خوبی داشتند، اگرچه جریان های کم تا متوسط را بهتر از جریان های زیاد تخمین زدند.¹ در مناطق فقیر از اطلاعات مانند سیبری و آمازون عدم اطمینان بیشتر وجود داشت.

میانگین جهانی شار اکسید نیتروژن 0.038 ± 0.064 میلی گرم Nm-2 در روز است. مناطق معتدل و شمالی بین 40 درجه و 50 درجه عرض جغرافیایی 30.7٪ از انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهند.¹ این با غلظت بالای دریاچه ها مانند دریاچه های بزرگ مطابقت دارد، زیرا این منطقه شامل 30 درصد از سطح دریاچه های جهان است.

شار اکسید نیتریک به صورت خطی با اندازه دریاچه مقیاس نمی شود، بلکه یک مقیاس U شکل است. دریاچه های کوچک بیشترین جریان را نشان می دهند، دریاچه های متوسط ​​جریان کمی دارند و دریاچه های بزرگ نیز جریان بیشتری را نشان می دهند.¹

پایگاه داده دریاچه های کوچک بیش از 20000 دریاچه را شناسایی و تجزیه و تحلیل کرد که 0.072 تراگرم (Tg) اکسید نیتروژن تولید می کنند.¹ این 34.6 درصد از کل انتشار اکسید نیتروژن (0.208 Tg در سال) را تشکیل می دهد، علیرغم اینکه تنها 9.6 درصد از مساحت دریاچه های جهانی را تشکیل می دهد.¹

این به احتمال زیاد به دلیل این واقعیت است که دریاچه های کوچک نسبت خط ساحلی به مساحت بالایی دارند و بیشتر مستعد بارگیری مواد مغذی زمینی هستند و در نتیجه نرخ نیتریفیکاسیون بالایی دارند. با افزایش مساحت دریاچه، مواد مغذی رقیق می شوند تا زمانی که دریاچه های بزرگ یک چرخه داخلی نیتروژن را شروع می کنند و انتشار بیشتری تولید می کنند.¹ دریاچه های بزرگ همچنین سطح بالایی از رواناب مواد مغذی را تجربه می کنند.

بنابراین این مطالعه فرض افزایش خطی در انتشار گازهای گلخانه ای با اندازه دریاچه را به چالش می کشد.

در میان متغیرهای پیش بینی، ارتفاع به دلیل ارتباط آن با دریاچه و دمای اتمسفر، بیشترین تأثیر را بر پتانسیل انتشار دارد.¹ با این حال، در مقیاس فردی، منطقه دریاچه بیشترین تأثیر را دارد.¹ عوامل انسانی مانند تراکم جمعیت و رواناب سالانه عوامل ثانویه، اما همچنان مهم هستند.¹

بنابراین در حالی که ارتفاع، انتشار اکسید نیتروژن را برای کل منطقه توضیح می دهد، منطقه دریاچه نحوه بیان این پتانسیل را بر اساس دریاچه جداگانه تنظیم می کند.

به طور کلی، روش مدل دوگانه نشان داد که چگونه دریاچه‌های با اندازه‌های مختلف الگوهای متفاوتی را در شار NO نشان می‌دهند. این مطالعه به طور همزمان تأثیر قاطع دریاچه‌های کوچک و تأثیر فوق‌العاده عرض جغرافیایی از 40 درجه تا 50 درجه را نشان داد.

عدم قطعیت به ویژه در مناطق خاصی بالا بود و نویسندگان گسترش نظارت در این مناطق را تشویق کردند. با این حال، این مطالعه به عنوان پایه خوبی برای انتشار NOx عمل می کند که بر اساس آن مطالعات پیچیده تری انجام می شود.

نتایج نشان می دهد که کاهش رواناب مواد مغذی در دریاچه های کوچک می تواند تأثیر بسیار مثبتی بر کاهش انتشار اکسید نیتروژن داشته باشد.¹ از آنجایی که انتشار گازهای گلخانه ای همچنان در سطح جهانی در حال افزایش است، روشی مقرون به صرفه برای کاهش ارائه می دهد.

منابع

1. یوجی ژو و همکاران، یک سوم انتشار جهانی اکسید نیتروژن از دریاچه ها در منطقه معتدل شمالی (40 درجه شمالی تا 50 درجه شمالی) متمرکز شده است. علمی Adv. 12, eaeg1490 (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeg1490