Organic carbon fluxes of a glacier surface: a case study of Foxfonna, a small Arctic glacier - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Organic carbon fluxes of a glacier surface: a case study of Foxfonna, a small Arctic glacier

Abstrakt

Arctic glaciers are rapidly responding to global warming by releasing organic carbon (OC) to downstream ecosystems. The glacier surface is arguably the most biologically active and biodiverse glacial habitat and therefore the site of important OC transformation and storage, although rates and magnitudes are poorly constrained. In this paper, we present measurements of OC fluxes associated with atmospheric deposition, ice melt, biological growth, fluvial transport and storage (in superimposed ice and cryoconite debris) for a supraglacial catchment on Foxfonna glacier, Svalbard (Norway), across two consecutive years.We found that in general atmospheric OC input (averaging 0.63 ± 0.25Mg a-1 total organic carbon, i.e. TOC, and 0.40 ± 0.22Mg a-1 dissolved organic carbon, i.e. DOC) exceeded fluvial OC export (0.46 ± 0.04Mg a-1 TOC and 0.36 ± 0.03Mg a-1 DOC). Early in the summer, OC was mobilised in snowmelt but its release was delayed by temporary storage in superimposed ice on the glacier surface. This delayed the export of 28.5% of the TOC in runoff. Biological production in cryoconite deposits was a negligible potential source of OC to runoff, while englacial ice melt was far more important on account of the glacier’s negative ice mass balance (–0.89 and –0.42m a-1 in 2011 and 2012, respectively). However, construction of a detailed OC budget using these fluxes shows an excess of inputs over outputs, resulting in a net retention of OC on the glacier surface at a rate that would require c. 3 years to account for the OC stored as cryoconite debris. © 2018 John Wiley & Sons, Ltd.

Cytowania

  • 2

    CrossRef

  • 1

    Web of Science

  • 2

    Scopus

Autorzy (4)

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 15 razy

Licencja

Copyright (2018 John Wiley & Sons, Ltd.)

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS nr 44, strony 405 - 416,
ISSN: 0197-9337
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Kozioł K., Moggridge H., Cook J., Hodson A.: Organic carbon fluxes of a glacier surface: a case study of Foxfonna, a small Arctic glacier// EARTH SURFACE PROCESSES AND LANDFORMS. -Vol. 44, nr. 2 (2019), s.405-416
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1002/esp.4501
Bibliografia: test
  1. Anesio AM, Hodson AJ, Fritz A, Psenner R, Sattler B. 2009. High microbial activity on glaciers: importance to the global carbon cycle. Global Change Biology 15 : 955- 960. DOI: 10.1111/j.1365-2486.2008.01758.x otwiera się w nowej karcie
  2. Bhatia MP, Das SB, Xu L, Charette MA, Wadham JL, Kujawinski EB. 2013. otwiera się w nowej karcie
  3. Organic carbon export from the Greenland ice sheet. Geochimica et Cosmochimica Acta 109 : 329-344. DOI: 10.1016/j.gca.2013.02.006 otwiera się w nowej karcie
  4. Bøggild CE, Brandt RE, Brown KJ, Warren SG. 2010. The ablation zone in northeast Greenland: ice types, albedos and impurities. Journal of Glaciology 56 : 101-113. DOI: 10.3189/002214310791190776 otwiera się w nowej karcie
  5. Bradley JA et al. 2016. Microbial dynamics in a High Arctic glacier forefield: a combined field , laboratory , and modelling approach. Biogeosciences 13 : 5677- 5696. DOI: 10.5194/bg-13-5677-2016 otwiera się w nowej karcie
  6. Chandler DM, Alcock JD, Wadham JL, MacKie SL, Telling J. 2015. Seasonal changes of ice surface characteristics and productivity in the ablation zone of the otwiera się w nowej karcie
  7. Greenland Ice Sheet. Cryosphere : 487-504. DOI: 10.5194/tc-9-487-2015 otwiera się w nowej karcie
  8. Cook J, Hodson A, Telling J, Anesio A, Irvine-Fynn TD, Bellas C. 2010. The mass-area relationship within cryoconite holes and its implications for primary production. Annals of Glaciology 51 : 106-110. DOI: 10.3189/172756411795932038 otwiera się w nowej karcie
  9. Cook JM, Hodson AJ, Anesio AM, Hanna E, Yallop M, Stibal M, Telling J, otwiera się w nowej karcie
  10. Huybrechts P. 2012. An improved estimate of microbially mediated carbon fluxes from the Greenland ice sheet. Journal of Glaciology 58 : 1398-1408. DOI: 10.3189/2012JoG12J001 otwiera się w nowej karcie
  11. Cook JM, Hodson AJ, Gardner AS, Flanner M, Tedstone AJ, Williamson C, Irvine- This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  12. Fynn TD, Nilsson J, Bryant R, Tranter M. 2017. Quantifying bioalbedo: A new physically-based model and critique of empirical methods for characterizing biological influence on ice and snow albedo. The Cryosphere Discussions : 1-29. DOI: 10.5194/tc-2017-73 otwiera się w nowej karcie
  13. Cook JM, Hodson AJ, Irvine-Fynn TDL. 2016. Supraglacial weathering crust dynamics inferred from cryoconite hole hydrology. Hydrological Processes 30 : 433- 446. DOI: 10.1002/hyp.10602 otwiera się w nowej karcie
  14. Downes MT, Howard-Williams C, Vincent WF. 1986. Sources of organic nitrogen, phosphorus and carbon in Antarctic streams. Hydrobiologia 134 : 215-225. otwiera się w nowej karcie
  15. Edwards A, Irvine-Fynn T, Mitchell AC, Rassner SME. 2014. A germ theory for glacial systems? WIREs Water 1 : 331-340. DOI: 10.1002/wat2.1029 otwiera się w nowej karcie
  16. Fellman JB, Hood E, Raymond PA, Hudson J, Bozeman M, Arimitsu M. 2015. Evidence for the assimilation of ancient glacier organic carbon in a proglacial stream food web. Limnology and Oceanography 60 : 1118-1128. DOI: 10.1002/lno.10088 otwiera się w nowej karcie
  17. Gardner AS, Moholdt G, Wouters B, Wolken GJ, Burgess DO, Sharp MJ, Cogley otwiera się w nowej karcie
  18. JG, Braun C, Labine C. 2011. Sharply increased mass loss from glaciers and ice caps in the Canadian Arctic Archipelago. Nature 473 : 357-60. DOI: 10.1038/nature10089 otwiera się w nowej karcie
  19. Grannas AM, Shepson PB, Filley TR. 2004. Photochemistry and nature of organic matter in Arctic and Antarctic snow. Global Biogeochemical Cycles 18 DOI: 10.1029/2003GB002133 otwiera się w nowej karcie
  20. Hodgkins R. 2001. Seasonal evolution of meltwater generation, storage and discharge at a non-temperate glacier in Svalbard. Hydrological Processes 15 : 441- 460. This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  21. Hodson A, Roberts TJ, Engvall A-C, Holmén K, Mumford P. 2009. Glacier ecosystem response to episodic nitrogen enrichment in Svalbard, European High Arctic. Biogeochemistry 98 : 171-184. DOI: 10.1007/s10533-009-9384-y otwiera się w nowej karcie
  22. Hodson AAJ, Anesio AM, Tranter M, Fountain A, Osborn M, Priscu JC, Laybourn- otwiera się w nowej karcie
  23. Parry J, Sattler B. 2008. Glacial ecosystems. Ecological Monographs 78 : 41-67. DOI: 10.1890/07-0187.1 otwiera się w nowej karcie
  24. Hodson AJ et al. 2007. A glacier respires?: Quantifying the distribution and respiration CO2 flux of cryoconite across an entire Arctic supraglacial ecosystem. 112 : 1-9. DOI: 10.1029/2007JG000452 otwiera się w nowej karcie
  25. Hodson AJ, Bøggild C, Hanna E, Huybrechts P, Langford H, Cameron K, otwiera się w nowej karcie
  26. Houldsworth A. 2010a. The cryoconite ecosystem on the Greenland ice sheet. Annals of Glaciology 51 : 123-129. DOI: 10.3189/172756411795931985 otwiera się w nowej karcie
  27. Hodson AJ, Cameron K, Bøggild C, Irvine-Fynn T, Langford H, Pearce D, Banwart otwiera się w nowej karcie
  28. S. 2010b. The structure, biological activity and biogeochemistry of cryoconite aggregates upon an Arctic valley glacier: Longyearbreen, Svalbard. Journal of Glaciology 56 : 349-362. DOI: 10.3189/002214310791968403 otwiera się w nowej karcie
  29. Hodson AJ, Mumford PN, Kohler J, Wynn PM. 2005. The High Arctic glacial ecosystem: new insights from nutrient budgets. Biogeochemistry 72 : 233-256. DOI: 10.1007/s10533-004-0362-0 otwiera się w nowej karcie
  30. Hood E, Battin TJ, Fellman J, O'Neel S, Spencer RGM. 2015. Storage and release of organic carbon from glaciers and ice sheets. Nature Geoscience : 1-6. DOI: 10.1038/ngeo2331 otwiera się w nowej karcie
  31. Hood E, Berner L. 2009. Effects of changing glacial coverage on the physical and biogeochemical properties of coastal streams in southeastern Alaska. Journal of This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  32. Geophysical Research 114 : G03001. DOI: 10.1029/2009JG000971 otwiera się w nowej karcie
  33. Hood E, Fellman J, Spencer RGM, Hernes PJ, Edwards R, D'Amore D, Scott D. otwiera się w nowej karcie
  34. Glaciers as a source of ancient and labile organic matter to the marine environment. Nature 462 : 1044-1048. DOI: 10.1038/nature08580 otwiera się w nowej karcie
  35. Irvine-Fynn TD., Bridge JW, Hodson AJ. 2010. Rapid quantification of cryoconite: granule geometry and in situ supraglacial extents, using examples from Svalbard and Greenland. Journal of Glaciology 56 : 297-308. DOI: 10.3189/002214310791968421 otwiera się w nowej karcie
  36. Irvine-Fynn TDL, Hodson AJ, Moorman BJ, Vatne G, Hubbard AL. 2011. otwiera się w nowej karcie
  37. Polythermal glacier hydrology: a review. Reviews of Geophysics 49 : 1-37. DOI: 10.1029/2010RG000350 otwiera się w nowej karcie
  38. Jenk TM, Szidat S, Bolius D, Sigl M, Gäggeler HW, Wacker L, Ruff M, Barbante otwiera się w nowej karcie
  39. C, Boutron CF, Schwikowski M. 2009. A novel radiocarbon dating technique applied to an ice core from the Alps indicating late Pleistocene ages. Journal of Geophysical Research 114 : D14305. DOI: 10.1029/2009JD011860 otwiera się w nowej karcie
  40. Kang J-H, Choi S-D, Park H, Baek S-Y, Hong S, Chang Y-S. 2009. Atmospheric deposition of persistent organic pollutants to the East Rongbuk Glacier in the Himalayas. The Science of the Total Environment 408 : 57-63. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2009.09.015 otwiera się w nowej karcie
  41. Kozak K, Polkowska Ż, Ruman M, Kozioł K, Namieśnik J. 2013. Analytical studies on the environmental state of the Svalbard Archipelago provide a critical source of information about anthropogenic global impact. TrAC -Trends in Analytical Chemistry 50 : 107-126. DOI: 10.1016/j.trac.2013.04.016 otwiera się w nowej karcie
  42. Koziol K. 2014. The provenance, composition and fate of organic carbon on an This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  43. Arctic glacier. PhD thesis, University of Sheffield & University Centre in Svalbard (UNIS) otwiera się w nowej karcie
  44. Krawczyk WE, Bartoszewski SA, Siwek K. 2008. Rain water chemistry at otwiera się w nowej karcie
  45. Calypsobyen, Svalbard. Polish Polar Research 29 : 149-162.
  46. Kühnel R, Björkman MP, Vega CP, Hodson AJ, Isaksson E, Ström J. 2013. otwiera się w nowej karcie
  47. Reactive nitrogen and sulphate wet deposition at Zeppelin Station, Ny-Ålesund, Svalbard. Polar Research 32 : 19136. DOI: http://dx.doi.org/10.3402/polar.v32i0.19136 otwiera się w nowej karcie
  48. Lafrenière MJ, Sharp MJ. 2011. The Concentration and Fluorescence of otwiera się w nowej karcie
  49. Dissolved Organic Carbon (DOC) in Glacial and Nonglacial Catchments: Interpreting Hydrological Flow Routing and DOC Sources. Arctic, Antarctic and Alpine Research 36 : 156-165. otwiera się w nowej karcie
  50. Lawson EC, Wadham JL, Tranter M, Stibal M, Lis GP, Butler CEH, Laybourn- Parry J, Nienow P, Chandler D, Dewsbury P. 2014. Greenland Ice Sheet exports labile organic carbon to the Arctic oceans. Biogeosciences 11 : 4015-4028. DOI: 10.5194/bg-11-4015-2014 otwiera się w nowej karcie
  51. Liestøl O. 1974. Glaciological work in 1972. In Årbok 1972 , . Norsk Polarinstitutt: Oslo; 125-135.
  52. Lindwall F, Faubert P, Rinnan R. 2015. Diel variation of biogenic volatile organic compound emissions-A field study in the sub, low and high arctic on the effect of temperature and light. PLoS ONE 10 : 1-24. DOI: 10.1371/journal.pone.0123610 otwiera się w nowej karcie
  53. Liu Y, Xu J, Kang S, Li X, Li Y. 2016. Storage of dissolved organic carbon in otwiera się w nowej karcie
  54. Chinese glaciers. Journal of Glaciology 62 : 402-406. DOI: 10.1017/jog.2016.47 otwiera się w nowej karcie
  55. Lutz S, Anesio AM, Jorge Villar SE, Benning LG. 2014. Variations of algal This article is protected by copyright. All rights reserved. communities cause darkening of a Greenland glacier. FEMS Microbiology Ecology 89 : 402-14. DOI: 10.1111/1574-6941.12351 otwiera się w nowej karcie
  56. McNeill VF et al. 2012. Organics in environmental ices: sources, chemistry, and impacts. Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 12 : 8857-8920. DOI: 10.5194/acpd-12-8857-2012 otwiera się w nowej karcie
  57. Moholdt G, Nuth C, Hagen JO, Kohler J. 2010. Recent elevation changes of Svalbard glaciers derived from ICESat laser altimetry. Remote Sensing of Environment 114 : 2756-2767. DOI: 10.1016/j.rse.2010.06.008 otwiera się w nowej karcie
  58. Musilova M, Tranter M, Wadham J, Telling J, Tedstone A, Anesio AM. 2017. otwiera się w nowej karcie
  59. Microbially driven export of labile organic carbon from the Greenland ice sheet. Nature Geoscience 10 : 360-365. DOI: 10.1038/ngeo2920 otwiera się w nowej karcie
  60. Priscu JC, Tulaczyk S, Studinger M, Kennicutt MC, Christner BC, Foreman CM. otwiera się w nowej karcie
  61. Antarctic Subglacial Water: origin, evolution and ecology. In Polar Lakes and Rivers: Limnology of Arctic and Antarctic Aquatic Ecosystems , Laybourn-Parry J and Vincent WF (eds). Oxford University Press; 119-135. otwiera się w nowej karcie
  62. Sattler B, Puxbaum H, Psenner R. 2001. Bacterial growth in supercooled cloud droplets. Geophysical Research Letters 28 : 239-242. otwiera się w nowej karcie
  63. Schlesinger WH, Bernhardt ES. 2013. Biogeochemistry: an analysis of global change . 3rd ed. Academic Press, Elsevier: Oxford Singer GA, Fasching C, Wilhelm L, Niggemann J, Steier P, Dittmar T, Battin TJ.
  64. Biogeochemically diverse organic matter in Alpine glaciers and its downstream fate. Nature Geoscience 5 : 710-714. DOI: 10.1038/ngeo1581 otwiera się w nowej karcie
  65. Sow M, Goossens D, Rajot JL. 2006. Calibration of the MDCO dust collector and of four versions of the inverted frisbee dust deposition sampler. Geomorphology 82 : This article is protected by copyright. All rights reserved. 360-375. DOI: 10.1016/j.geomorph.2006.05.013 otwiera się w nowej karcie
  66. Stibal M, Lawson EC, Lis GP, Mak KM, Wadham JL, Anesio AM. 2010. Organic matter content and quality in supraglacial debris across the ablation zone of the Greenland ice sheet. Annals of Glaciology 51 : 1-8. DOI: 10.3189/172756411795931958 otwiera się w nowej karcie
  67. Stibal M, Šabacká M, Žárský J. 2012a. Biological processes on glacier and ice sheet surfaces. Nature Geoscience 5 : 771-774. DOI: 10.1038/ngeo1611 otwiera się w nowej karcie
  68. Stibal M, Telling J, Cook J, Mak KM, Hodson AJ, Anesio AM. 2012b. otwiera się w nowej karcie
  69. Environmental controls on microbial abundance and activity on the greenland ice sheet: a multivariate analysis approach. Microbial ecology 63 : 74-84. DOI: 10.1007/s00248-011-9935-3 otwiera się w nowej karcie
  70. Stibal M, Tranter M, Benning LG, Řehák J. 2008. Microbial primary production on an Arctic glacier is insignificant in comparison with allochthonous organic carbon input. Environmental Microbiology 10 : 2172-8. DOI: 10.1111/j.1462- 2920.2008.01620.x otwiera się w nowej karcie
  71. Stubbins A et al. 2012. Anthropogenic aerosols as a source of ancient dissolved organic matter in glaciers. Nature Geoscience 5 : 198-201. DOI: 10.1038/ngeo1403 otwiera się w nowej karcie
  72. Takeuchi N. 2002. Optical characteristics of cryoconite (surface dust) on glaciers: the relationship between light absorbency and the property of organic matter contained in the cryoconite. Annals of Glaciology 34 : 409-414. otwiera się w nowej karcie
  73. Takeuchi N, Kohshima S, Seko K. 2001. Structure, Formation, and Darkening Process of Albedo-Reducing Material (Cryoconite) on a Himalayan Glacier: A otwiera się w nowej karcie
  74. Granular Algal Mat Growing on the Glacier. Arctic, Antarctic, and Alpine Research 33 : 115-122. This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  75. Takeuchi N, Nagatsuka N, Uetake J, Shimada R. 2014. Spatial variations in impurities (cryoconite) on glaciers in northwest Greenland. Bulletin of Glaciological Research 32 : 85-94. DOI: 10.5331/bgr.32.85 otwiera się w nowej karcie
  76. Takeuchi N, Nishiyama H, Li Z. 2010. Structure and formation process of cryoconite granules on Urűmqi glacier No. 1, Tien Shan, China. Annals of Glaciology 51 : 9-14. otwiera się w nowej karcie
  77. Telling J, Anesio AM, Hawkings J, Tranter M, Wadham JL, Hodson AJ, Yallop ML. otwiera się w nowej karcie
  78. Measuring rates of gross photosynthesis and net community production in cryoconite holes: a comparison of field methods. Annals of Glaciology 51 : 153-162. otwiera się w nowej karcie
  79. Telling J, Anesio AM, Tranter M, Stibal M, Hawkings J, Irvine-Fynn T, Hodson A, Butler C, Yallop M, Wadham J. 2012. Controls on the autochthonous production and respiration of organic matter in cryoconite holes on high Arctic glaciers. Journal of Geophysical Research 117 : G01017. DOI: 10.1029/2011JG001828 otwiera się w nowej karcie
  80. Voisin D et al. 2012. Carbonaceous species and humic like substances (HULIS) in otwiera się w nowej karcie
  81. Arctic snowpack during OASIS field campaign in Barrow. Journal of Geophysical Research 117 : D00R19. DOI: 10.1029/2011JD016612 otwiera się w nowej karcie
  82. Xu B, Cao J, Joswiak DR, Liu X, Zhao H, He J. 2012. Post-depositional enrichment of black soot in snow-pack and accelerated melting of Tibetan glaciers. otwiera się w nowej karcie
  83. Environmental Research Letters 7 : 014022. DOI: 10.1088/1748 otwiera się w nowej karcie
  84. Xu B, Yao T, Liu X, Wang N. 2006. Elemental and organic carbon measurements with a two-step heating-gas chromatography system in snow samples from the Tibetan Plateau. Annals of Glaciology 43 : 257-262. DOI: 10.3189/172756406781812122 otwiera się w nowej karcie
  85. Xu J, Zhang Q, Li X, Ge X, Xiao C, Ren J, Qin D. 2013. Dissolved organic matter This article is protected by copyright. All rights reserved. otwiera się w nowej karcie
  86. and inorganic ions in a central Himalayan glacier--insights into chemical composition and atmospheric sources. Environmental Science & Technology 47 : 6181-8. DOI: 10.1021/es4009882 otwiera się w nowej karcie
  87. Yallop ML et al. 2012. Photophysiology and albedo-changing potential of the ice algal community on the surface of the Greenland ice sheet. The ISME Journal (Multidisciplinary Journal of Microbial Ecology) 6 : 2302-13. DOI: 10.1038/ismej.2012.107 otwiera się w nowej karcie
  88. Yan F, Kang S, Chen P, Bai J, Li Y, Hu Z, Li C. 2015. Concentration and Source of Dissolved Organic Carbon in Snowpits of the Tibetan Plateau. Huanjing Kexue 36 : 2827-2832. otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 34 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi