Forskare analyserade vattenkvantitets- och kvalitetsdata från inhemska jordbruksreservoarer för att belysa de hydrologiska effekterna av en allvarlig torka på att försämra vattenkvaliteten.
Professor Jonghun Kam och Kwang-Hun Lee, en Ph.D. student, från avdelningen för miljövetenskap och teknik vid Pohang University of Science and Technology (POSTECH) forskningsresultat publicerades nyligen i Water Research .
Den senaste tidens klimatkris har resulterat i mer frekventa extrema väderhändelser, såsom torka och översvämningar. Även om modeller har beskrivit de förväntade effekterna av dessa extrema händelser på det globala vattnets kretslopp och kolcykeln, har ansträngningarna att kvantitativt förstå dem med hjälp av observationsdata begränsats av den begränsade tillgängliga stora data om vattenkvantitet och vattenkvalitet.
Under våren kräver början av risplantering gott om vatten i risfält och fält i Sydkorea. Eftersom nederbörden inte är konsekvent från år till år och från säsong till säsong, har över 3 000 jordbruksreservoarer över hela landet använts för förvaltning av vattenresurser.
Vattennivådata från jordbruksreservoarer har övervakat mängden tillgängligt vatten under planteringssäsongen med ytterligare insamling av säsongsbetonad vattenkvalitetsdata från reservoarerna sedan 2020. Denna datauppsättning på nationell nivå från reservoarerna erbjuder en unik möjlighet att undersöka kopplad dynamik i magasinen. vatten och kols kretslopp.
I sin studie använde forskarna roterad huvudkomponentanalys för att extrahera viktiga huvudlägen i de omfattande datauppsättningarna av vattennivåer och vattenkvalitet som omfattar information om vattenvolymer och totala koncentrationer av organiskt kol (TOC) från över 2 200 jordbruksreservoarer i Korea från 2020 till 2022.
Under studieperioden varierade reservoarvolymerna från 289 till 360 ton (10 6 t), TOC-koncentrationer varierade mellan 3,54 och 4,60 mg/L, och TOC-belastningar varierade från 1 165 till 1 492 ton.
Det första stora läget för analysen av roterade huvudkomponenter avslöjade en anmärkningsvärd trend:när vattentemperaturerna steg och reservoarnivåerna minskade på grund av torka i den södra delen av den koreanska halvön 2022, skedde en motsvarande ökning av TOC-koncentrationerna. I det andra huvudläget observerade forskarna en signifikant korrelation mellan fluktuationer i reservoarnivåer i det centrala området och förändringar i TOC-koncentrationer.
Dessutom fann forskningen att förhöjda TOC-koncentrationer observerades i en region där en större del av risfälten omger jordbruksreservoarer. Dessa fynd understryker den potentiella förskjutningen av jordbruksreservoarernas roll från kollagring till kolkälla som släpper ut kol i atmosfären under en period med svår torka.
Professor Kam sa:"Genom att utnyttja stora vattendata och avancerade statistiska metoder har vi kvantitativt visat förändringar i vattnets och kolets kretslopp som utlösts av extrem torka."
"Detta understryker det trängande behovet av att utveckla en integrerad miljö- och vattenpolitik för att prioritera både kvantitet och kvalitet, särskilt när vi övergår till en koldioxidneutral era."
Mer information: Kwang-Hun Lee et al, Spatiotemporal mönster av vattenvolym och total koncentration av organiskt kol i jordbruksreservoarer över Sydkorea, Water Research (2024). DOI:10.1016/j.waters.2024.121610
Journalinformation: Vattenforskning
Tillhandahålls av Pohang University of Science and Technology
