Många människor ser kolcykeln som vertikal - CO2 rör sig upp och ner mellan jord, växter och atmosfären.

Dock, ny Michigan State University-forskning publicerad i det aktuella numret av Geofysiska forskningsbrev , lägger till en dimension till det vertikala perspektivet genom att visa hur vatten förflyttar enorma mängder kol i sidled genom ekosystem – särskilt under översvämningar. Dessa fynd - som analyserade mer än 1, 000 vattendelar, som täcker cirka 75 procent av det angränsande USA - har konsekvenser för klimatförändringar och vattenkvalitet.

Kol i miljön, specifikt löst organiskt kol eller DOC, är en huvudvariabel som påverkar många av vår planets grundläggande processer, såsom vattenkemi, utsläpp av växthusgaser och transport av föroreningar över land och vatten, sa Jay Zarnetske, MSU jord- och miljöforskare och studiens huvudförfattare.

"När vatten rinner genom ekosystem, den tar upp organiskt kol från växter och jordar, och i många fall, vatten avgör om ekosystemet är en nettokolkälla eller sänka, "sa han." Den massiva mängden kol som läcker ut ur ekosystem som DOC är ungefär lika stor som nettomängden kol som tas upp från atmosfären varje år. Så korrekt redovisning är avgörande när man hanterar "koldioxidbankskontot."

DOC i floder är som att göra te, Zarnetske lade till.

"Du börjar med relativt klart vatten som faller som nederbörd, och sedan lakas det organiska kolet i landskapet ut i vattnet, " sa han. "Detta te spolas sedan till bäckar under översvämningar, gör ofta vattnet brunt."

Zarnetskes nya arbete föreslår ett bättre sätt att redogöra för kolet som lämnar ekosystemen som DOC genom att inkludera data från översvämningshändelser. Med hänvisning till logistik- och säkerhetsproblem, forskare ger vanligtvis floder bred kaj under översvämningar. Som ett resultat, forskare vet mindre om DOC-beteende under översvämningar. När vattnet rinner snabbt och brunt, fastän, är när det transporteras mest kol från de flesta vattendelar. Med andra ord, detta är en tid då mer provtagning behövs.

Vad som överraskade forskargruppen är att översvämningar lätt spolar kol från landskap i olika ekosystem i Nordamerika, från Michigans skogar till Sonoranöknen. De trodde först att DOC skulle spädas ut av översvämningar i många delar av USA:s översvämningar, dock, leda till frisättning av stora mängder DOC – eller starkare te, metaforiskt sett — från nästan alla miljöer på relativt kort tid.

"Vi visste att DOC gick upp under översvämningar i vissa områden, men vi blev förvånade över att se samma mönster i de allra flesta vattendelar över hela landet, ", sa Zarnetske. "Öknar har inte lika mycket DOC som lövskogar, men när du har en händelse som en översvämning, processen är densamma, och vattenströmmarna är fulla av kol."

En annan viktig bekräftelse från studiens omfattande datauppsättning var den betydande roll våtmarker spelar i våra vattendelar. DOC-spolningsbeteendet över hela USA var främst relaterat till arealen av våtmarker i en vattendelare. Våtmarker fungerar som buffertar eller lagringszoner för DOC i vattendelar. Om översvämningen stiger, vatten och DOC i våtmarkerna närmast floden kan snabbt spilla över.

Följaktligen, var naturliga våtmarker ligger inom vattendelaren är viktigt. Att dränera naturliga våtmarker och "byta ut dem" mot ett annat närliggande träsk eller bygga en konstgjord våtmark kan se bra ut på papperet, men det kommer att påverka ett områdes förmåga att lagra och frigöra kol, Zarnetske lade till.

"Våtmarker är viktiga kontroller för kolbalans och vattenkvalitet, och de är också några av de mest sårbara landskapen, " sa han. "Om du flyttar dem, du ändrar en regions VVS och kemin."

För denna forskning, forskarna använde data från hela USA, men de vadade inte i en enda bäck eller träsk. Deras resultat kom från mängder av data som samlats in under decennier av statliga och federala myndigheter, främst U.S. Geological Survey. Datauppsättningens stora storlek kan vara skrämmande, och att bemästra de färdigheter som behövs för att reta ut dess hemligheter är skrämmande. Dock, det är en sann skattkammare av information. Även om det kanske inte verkar lika spännande att samla in denna långsiktiga data som att genomföra nya experiment, historiska data är värdefulla och deras värde växer bara med tiden, Zarnetske sa.

"Det är inte flashigt, men det är kraftfull data, " sade han. "Dessa data samlades in långt innan vi kände till datorer och metoder som var kraftfulla nog att analysera allt. Det är ytterligare ett exempel på hur långsiktiga datainsamlingar är nyckeln till upptäckter och värda fortsatt finansiering."

Och sådana massiva datamängder spelar in i MSU:s styrkor, han lade till.

"Bland MSU:s starka sidor finns dataintensiv forskning, makrosystemekologi och tvärvetenskaplig forskning, ", sa Zarnetske. "Vårt team utnyttjade denna allmänt tillgängliga datauppsättning på ett nytt sätt för att förfina många långvariga teorier som möjliggör bättre hantering av kolbalanser, våtmarker och andra vattenkvalitetsfrågor. "