Project

Back to overview

Geomorphic and climatic controls on riverine carbon export in active landscapes

English title Geomorphic and climatic controls on riverine carbon export in active landscapes
Applicant Lupker Maarten
Number 166067
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Geologisches Institut ETH Zürich
Institution of higher education ETH Zurich - ETHZ
Main discipline Geochemistry
Start/End 01.10.2016 - 31.03.2021
Approved amount 374'049.00
Show all

All Disciplines (4)

Discipline
Geochemistry
Other disciplines of Earth Sciences
Geology
Geomorphology

Keywords (5)

Sediment dynamics; Himalaya; Long-term carbon cycle; Erosion processes; Organic carbon

Lay Summary (French)

Lead
L'érosion continentale mobilise un large éventail de composés et d'éléments chimiques qui sont principalement exportés par les rivières vers les océans. Parmis ceux-ci, le carbone organique, qui est fixé par la végétation lors de la photosynthèse, est également mobilisé par les différents processus d'érosion et transporté par les rivières. Si une majeure partie de se carbone est oxidé lors du transport, une petite fraction est elle enfouie lors de la sédimentation sur les marges continentales. L'enfouissement de ce carbone organique représente donc un puit dans le cycle du carbone à long terme puisque du carbone atmosphérique est fixé par la végétation puis transféré vers un réservoir géologique (sédiments) où il peut être stocké pour des millions d'années.
Lay summary

L'objectif principal de se projet est de mieux comprendre et quantifier la relation entre processus d'érosion et mobilisation du carbone organique dans les régions subissant une forte érosion. La chaine Himalayenne est un fabuleux laboratoire naturel pour un tel projet car les interactions entre processus tectoniques, érosion et climat y sont particulièrement fortes. En étudiant la nature et la composition du carbone organique particulaires transporté par les rivières du Népal central, nous chercheront a mieux caractériser les sources de se carbone. La caractérisation moléculaire et isotopique (isotopes stables, carbone-14) de l'ensemble de la charge organique ou de composés spécifiques (n-alcanes, lignine...) permettrons de d'identifier les contributions relatives a un moment donné. La comparaison de ses données avec des données hydrologiques, sédimentaire et de télédétection permettra a terme de mieux comprendre comment ses composés sont mobilisés à l'échelle de grands bassins versants montagneux.

Un second aspect de se projet vise à comprendre l'effet du tremblement de terre de Gorkha (Mw 7.8), survenu le 25 Avril 2015, sur la mobilisation du carbone organique. En effet, la forte intensité de glissements de terrain observé à la suite de ce tremblement de terre, laisse présager d'un changement significatif des flux sédimentaires dans les zones les plus touchés. Nous chercherons à estimer si ce type d'évènements extrêmes et rares représentent néanmoins un processus significatif à l'échelle géologique en ce qui concerne les flux de carbone organique exportés.

 

Direct link to Lay Summary Last update: 01.08.2016

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Project partner

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
193770 Radiocarbon Inventories of Switzerland (RICH): An integrated approach to understand the changing carbon cycle 01.10.2020 Sinergia
140850 Climate and Anthropogenic PerturbationS of Land-Ocean Carbon tracKs (CAPS-LOCK) 01.01.2013 Project funding (Div. I-III)
174300 Sources and proportions of modern and aged organic carbon eroded from soils under different land-use within catchments in Nepal - Insights from compound-specific 13C & 14C analysis and novel mixing models 01.11.2017 Return CH Advanced Postdoc.Mobility

Abstract

Understanding how climate, tectonics and earth surface processes interact is amongst the most challenging issues in earth surface sciences. Over geological time-scales, atmospheric carbon dioxide levels and hence the global climate, are controlled by the intensity of chemical weathering reactions of silicate rocks and by the mobilization of organic carbon followed by its burial on continental margins. These processes are carbon sinks that balance the continuous input of crustal CO2 and hence stabilize the Earth’s climate. The role of the organic carbon cycle in the global evolution of climate has, so far, received less attention than its inorganic counterpart (silicate weathering). The controls on the mobilization and export of organic material are not well understood or quantified and the relative importance of both the organic and inorganic sinks and their sensitivity with respect to changes in tectonic or climatic forcing is largely unknown. The aim of this project is to quantify to what extent climate, topography and erosion processes control the availability, mobilization and transfer of organic carbon to the river network in mountainous basins. To answer these questions, we propose a longitudinal study of organic carbon cycling in the Narayani River (central Nepal) that covers a large gradient in tectonic and climatic conditions. The research plan is subdivided in 3 inter-related tasks:1)Build an inventory of organic carbon stores in different sub-catchments of the Narayani River basin. An extensive sample-set collected in the field will be used to geochemically characterize the main organic carbon stores across climatic and tectonic gradients (vegetation, soils, bedrock etc.). This will allow us to address controls on organic carbon stores at the landscape scale in terms of organic carbon quality and quantity.2)Asses the fluxes and geochemical signatures of organic carbon exported by the river systems based on time-series sampling approaches. This task will allow us to characterize the controls and “efficiency” of riverine carbon export under different tectonic and climatic conditions and will allow us to derive a complete budget of organic carbon cycling3)Evaluate the possible effect of the Mw 7.8, April 2015 Gorkha earthquake on the cycling of organic matter in active an active setting such as central Nepal.The major strength of this proposal lies in the use of a wide range of approaches that will allow us to develop quantitative constraints on the carbon cycling and export in mountainous catchments and asses how sensitive these are to extreme events. It will also yield new insights into the role of continental erosion in regulating the global carbon cycle in an important, and globally significant area: the Himalayan orogen. The project is designed for one PhD student that will essentially be involved in the fieldwork and organic geochemical investigations.
-