【世界の花崗岩質岩地域の68流域で、化学風化への気候の影響を、とくに溶質濃度・フラックスと温度・降水量・流出量・蒸発散量との相関を検討】
『Abstract
Climatic effects on chemical weathering are evaluated
by correlating variations in solute concentrations and fluxes
with temperature, precipitation, runoff,
and evapotranspiration (ET) for a worldwide distribution
of sixty-eiight watersheds underlain by granitoid rock types.
Stream solute concentrations are strongly correlated with
proportional ET loss, and evaporative concentration makes
stream solute concentrations an inappropriate surrogate
for chemical weathering. Chemical fluxes are unaffected
by ET, and SiO2 and Na weathering
fluxes exhibit systematic increases with precipitation,
runoff, and temperature. However, warm and wet watersheds
produce anomalously rapid weathering rates. A proposed
model that provides an improved prediction of weathering rates
over climatic extremes is the product of linear precipitation
and Arrhenius temperature functions. The resulting apparent
activation energies based on SiO2 and
Na fluxes are 59.4 and 62.5 kJ・mol-1, respectively.
The coupling between temperature and precipitation
emphasizes the importance of tropical regions in global silicate
weathering fluxes, and suggests it is not representative to
use continental averages for temperature and precipitation
in the weathering rate functions of global carbon cycling
and climatic change models.
Fluxes of K, Ca, and Mg exhibit no climatic correlation,
implying that other processes , such as ion exchange, nutrient
cycling, and variations in lithology, obscure any climatic
signal. The correlation between yearly variations in precipitation
and solute fluxes within individual watersheds is stronger
than the correlation between precipitation and solute
fluxes of watersheds with different climatic regimes.
This underscores the significance of transport-induced variability
in controlling stream chemistry, and the importance of distinguishing
between short-term and long-term climatic trends. No correlation
exists between chemical fluxes and topographic relief
or the extent of recent glaciation, implying that physical
erosion rates do not have a critical influence on chemical
weathering rates.』
『要旨
世界の花崗岩質岩を基盤とする68流域について、溶質濃度・溶質フラックスの変動を温度・降水量・流出量・蒸発散量と相関させることにより、化学風化への気候の影響が評価されている。河川の溶質濃度は蒸発散による減少量と強く相関し、蒸発による濃縮により河川の溶質濃度は化学風化には不適当な代物になる。化学フラックスは蒸発散の影響を受けず、SiO2とNaの風化フラックスは降水量・流出量・温度とともに規則的な増加を示す。しかし、温暖で湿潤な流域は異常に速い風化速度を生じる。極端な気候条件にわたり風化速度の改善された予測値を与えるために提案したモデルは、線形の降水量とアレニウス温度関数の積からなる。SiO2とNaのフラックスに基づいて得られた見かけの活性化エネルギーはそれぞれ59.4 と 62.5
kJ/molである。温度と降水量の組合せからは、世界の珪酸塩風化フラックスでは熱帯地域が重要であることが強調され、世界の炭素循環と気候変動モデルの風化速度関数で温度と降水量に対して大陸の平均値を使っても代表させたことにならないことが示される。
K、CaそしてMgのフラックスは気候との相関を示さず、イオン交換や栄養塩循環および岩石相の変動のような他の過程が、気候からの信号をおおい隠していることを暗示している。それぞれの流域での降水量と溶質フラックスの年毎の変動間の相関は、異なる気候条件の流域での降水量と溶質フラックス間の相関よりも強い。河川水の化学組成のコントロールに変動をひき起こす運搬の重要性、および短期的と長期的な気候による影響を区別することの大事さを、このことは強調している。化学フラックスと地形の起伏あるいは最近の氷河の広がりとの間に相関は見られず、物理浸食速度は化学風化速度に決定的な影響を与えないことを示している。』
Introduction
Methodology
Lithology
Vegetation
Temperature
Chemical fluxes
Results
Tabulation of waershed data
Runoff vs. precipitation
Solute concentrations vs. precipitation, runoff, and ET
Solute fluxes
Weathering fluxes vs. precipitation
Weathering fluxes as functions of temperature
Discussion
Importance of ET and climate in determining solute concentration
Variations in cation fluxes
Variations in silica fluxes
Annual fluctuations in watershed fluxes
Reinforcement effects of precipitation and temperature
Temperature-corrected fluxes
Precipitation-corrected fluxes
Mechanisms of chemical weathering
Chemical vs. physical weathering
Watershed vs. river fluxes
Application to climate models
Conclusions
Acknowledgments
References