Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Quantification of Terrestrial CO2 Sources to a Headwater Streamin a Boreal Forest Catchment
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 80 credits / 120 HE creditsStudent thesisAlternative title
Kvantifiering av terrestriellt CO2 till en bäcki ett borealt vattenavrinningsområde (Swedish)
Abstract [en]

Carbon Dioxide (CO2) emissions from streams are a significant component of the global carbon cycle.Terrestrial export of CO2 through runoff is increasingly recognized as a major source of CO2 in boreal headwater streams. However, the spatial and temporal distribution of soil water CO2 within theterrestrial landscape remains poorly quantified, contributing to large uncertainties about the origin of CO2 in headwater streams. The riparian zone (i.e. the area with fine sediments and organic rich soils closest to the stream) is accepted as a main contributor of organic carbon to streams, but its importanceas a source of CO2 is less evident. Here I evaluate the riparian zone as a main source by quantifying the contribution of lateral CO2 export from the riparian and hillslope zones to a headwater stream in a Swedish boreal catchment. Hourly measurements of CO2 concentration, conductivity, soil temperature and water table levels were taken in the riparian zone and the hillslope from June 2014 to October 2015. The riparian zone accounted for 58-89 % (August 2014 and March respectively) of the total terrestrial CO2 export from the slope to the stream. The hillslope, in turn, became a progressively larger source of CO2 to the stream during high flow events. To identify the drivers behind these zone-dependent and seasonal patterns in CO2 export, the CO2 production dissolved in the groundwater (groundwater- absorbed carbon) was estimated by taking the temporarily stored CO2  into account. The highest groundwater-absorbed carbon was observed during April and May (5.0 and 7.1 g C-CO2 m-2 month-1 respectively) which is the period with the highest discharge due to snow melt and the initiation of spring production. As such, conventional methods (gas chambers and the gradient method) may underestimate the soil respiration up to 50% during periods of high flow, as they exclude groundwater-absorbed carbon. CO2 consumption was observed in September 2014 and October 2015 (-0.2 and -0.7 g C-CO2 m-2 month-1 respectively) and may be explained by a major amount of the soil respiration being emitted instead of diluted in the groundwater during periods of low groundwater levels. It can be concludedthat, regardless of season, the riparian zone is a major source of CO2 to the headwater stream.

Abstract [sv]

En signifikant mängd koldioxid (CO2) är lagrad i skog och marken. Marken i barrskogsregionernaförvarar en signifikant mängd CO2 där det partiella trycket av CO2 varierar mellan ~10 000 – 50 000 ppm i jämförelse med atmosfären (400 ppm). Mättnaden av CO2 gör att mycket avdunstar tillbaka till atmosfären. Dock absorberas en del CO2 av grundvattnet; vilket resulterar i en naturlig transport av CO2 vidare till ytvattnen där det kapillära nätverket av bäckar är största recipienten. Det är fortfarande oklart hur transporten av CO2 är distribuerad i ett vattenavrinningsområde vilket medför brister i förståelsen av en viktig processväg som kan komma att spela en större roll i framtidens kolkretslopp på grund av den globala uppvärmningen. Därför är en kvantifiering av olika områdens bidrag av CO2 till bäckarna nödvändig. Två betydande zoner i ett vattenavrinningsområde som troligen bidrar olika är: the riparian zone som är närmast bäcken och består av fina sediment med hög organisk halt och, the hillslope som är resterande område och består av grovkorniga jordar med låg organisk halt. Den förstnämnda misstänks transportera mer CO2 via grundvattnet på grund av dess närhet till bäcken, höga halter av CO2 och höga vattenmättnad men detta är ännu inte verifierat. Jag evaluerar the riparian zone som en viktig källa till CO2 i ett vattenavrinningsområde genom att kvantifiera transporten av CO2 från de två zonerna. För att förklara varför transporten varierar presenterar jag en ny modell (GVR) som beräknar den månatliga fluktuationen av den del av CO2-produktionen som absorberas i grundvattnet i the riparian zone. Mätningar av data utfördes i Västrabäcken, ett mindre vattenavrinningsområde i ett större vid namn Krycklan, i norra Sverige. En transekt av tre mätstationer (i bäcken, the riparian zone och the hillslope) installerades i den förmodade grundvattenströmningsriktningen. Resultaten visar på en hög produktion av CO2 under vårfloden (maj) då en hög grundvattenyta troligen absorberar en signifikant mängd CO2. Detta kan betyda att jordrespiration under våren underskattas då dagens mätmetoder är begränsade till mätningar i jorden av CO2 ovan grundvattenytan. Fortsatta studier rekommenderas där GVR-modellen och andra mätmetoder utförs samtidigt för att vidare utröna den kvantitativa underskattningen under perioder med hög grundvattenyta (speciellt under våren). Bidraget från the riparian zone till den totala laterala transporten av CO2 till bäcken under ett år varierar mellan 58-89 % och det månatliga transportmönstret kunde förklaras med resultaten från GVR-modellen. Resultaten verifierar att oberoende av säsong så är the riparian zone den huvudsakliga laterala koltransporten från landvegetationen; medan the hillslope procentuellt bidrar med mer CO2 under höga grundvattenflöden.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 63 p.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 382
Keyword [en]
Deep soil respiration, headwater streams, lateral CO2 export, CO2 storage, riparian zone, Krycklan
Keyword [sv]
Djup jordrespiration, bäckar, lateral CO2-export, CO2-lagring, riparianzon, Krycklan
National Category
Oceanography, Hydrology, Water Resources
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-305435OAI: oai:DiVA.org:uu-305435DiVA: diva2:1038331
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2016-08-25, Norrland II, Geocentrum, Villavägen 16, Uppsala, 13:00 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-10-18 Created: 2016-10-18 Last updated: 2016-10-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(2097 kB)49 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 2097 kBChecksum SHA-512
266c8bd95be12962916a7e987bbd6d313bf53cff832fa7c576318cb511600e6413c3e05831750240b64d64bd982cf6e1ae4764f9551b354de4ffc58eb66a2f97
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Department of Earth Sciences
Oceanography, Hydrology, Water Resources

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 49 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 414 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf