聂浩阳，李石磊, ，陈 旸, *，王洪涛

1. 表生地球化学教育部重点实验室，南京大学 地球科学与工程学院，南京 210023；2. 关键地球物质循环前沿科学中心, 南京 210023；3. 江苏省气候变化协同创新中心，南京 210023

在构造尺度上，大陆化学风化主要通过岩石与大气二氧化碳之间的反应来影响地球碳循环，进而影响地球气候变化（Raymo and Ruddiman, 1992;Kump and Arther, 1997; Ferrier et al., 2016; Li et al.,2021）。化学风化的类型可分为供应限制和动力学限制两种类型。如果化学风化速率受到新鲜岩石或矿物供应量的强烈影响，那么该风化类型可称为供应限制化学风化，在该风化类型下，剥蚀速率是风化速率的主要控制因素；当剥蚀速率较高，新鲜可风化矿物的供应充分，化学风化速率主要受到矿物溶解速率和气候的影响，那么该风化类型可称为动力学限制化学风化（Ferrier et al., 2016）。

在当代全球变暖的气候背景下，以动力学限制为主的流域化学风化速率可能会增加，但目前这些讨论需要实例验证。尽管前人在一些小的时空尺度上开展了相关工作（Eiriksdóttir et al., 2008; Patel et al., 2020; Bufe et al., 2021; Arun et al., 2022），但是在气候迅速变化的近几十年到百年的时间尺度上，还缺乏实际的观测数据来评估动力学因素限制下，世界主要流域化学风化速率对气候因子的敏感性。自工业革命以来，人为碳排放过程促使全球平均温度快速升高，而北极地区的升温幅度几乎是全球其余地区的两倍（Solomon et al., 2007）；同时在高纬度地区，降水量、径流量以及冰川融水也在增加（Zhang et al., 2001; Kane et al., 2003; Assessment,2005; Hinzman et al., 2005; Stocker and Raible, 2005;Walvoord and Striegl, 2007）。因此，在过去几十年的时间尺度内，风化过程主要受到动力学因素限制的河流，尤其是处在升温幅度明显的北半球高纬度地区的河流，其化学风化速率对全球气候变化可能产生了明显的反馈。

为了研究动力学限制流域风化速率对气候变化的敏感性，本文选取了位于北极圈边缘地区的育空河流域作为本次研究的研究区域。育空河流域整体上位于北极圈附近，更显著的升温幅度意味着流域风化速率对全球气候变化的响应相比中低纬度河流可能更加剧烈，这对我们观察动力学限制流域风化速率对气候变化的敏感性是有利的。Gaillardet等（1999）给出了世界主要大河的相对化学风化速率和相对机械风化速率，育空河风化强度排名低于多数的世界大河，属于典型的风化动力学限制流域。随着全球气候变暖，对育空河水化学性质进行长期监测有助于评估化学风化速率对气候变化的敏感性。前人的工作显示，过去的几十年育空河流域的平均温度和径流量均已上升（Chapman and Walsh, 1993 ； Shulski and Wendler, 2007 ； Brabets and Walvoord, 2009； Ge et al., 2013）。本文拟通过对育空河流域过去几十年的主要离子数据集进行正演分析，获得育空河流域风化端元组成，结合育空河流域历史平均温度和水文特征变化，寻求动力学限制流域风化速率与气候变化的具体联系。

1 研究区域概况

育空河流域位于北极圈的边缘地区，年平均气温低于零度，每年有7个月处于封冻期（Williams,1955），属于极地到亚极地气候，流域内人类活动稀少（图1）。育空河是北美洲第四大河，其发源自加拿大不列颠哥伦比亚地区的阿特托林湖地区，向西流经育空地区、阿拉斯加地区注入白令海，全长3190 km，流域面积约85万平方公里（Robinson,2016），多年平均径流量6602 m3/s（USGS，http://www.usgs.gov）。育空河径流主要有三种来源，分别是湖水径流、融雪径流和冰川径流（Brabets et al., 2000），降水对流域内径流量的贡献相对不明显（Shulski and Wendler, 2007）。流域内大约1%（6500 km2）的面积被冰川覆盖，这些冰川主要分布在阿拉斯加地区和Wrangell-St Elias山脉一带（Ge et al., 2013）。作为支流的White河和Tanana河其径流量变化主要受到冰川融水控制（图1），这两条支流提供了育空河29%的总径流量（Brabets et al., 2000）。育空河流域岩性复杂，变质岩、火成岩和沉积岩均有出露，地质年代覆盖前寒武纪到全新世，同时在河谷盆地内发育全新世形成的松散沉积物（图1）。

图1 育空河流域地质图及Pilot水文站位置Fig. 1 Yukon River basin geologic map and location of Pilot hydrologic station

2 数据来源与分析方法

2.1 数据来源

本研究从全球淡水环境监测系统（GEMS/water，联合国环境规划署，http://www.gemswater.org）的数据库中获取了育空河的主要阴阳离子数据。GEMS数据库收集了全球范围内由政府或组织所建立的水文站对水环境质量的监测数据，并将这些数据对公众开放。Pilot水文站是育空河上最靠近河口的水文站（图1）。综合考虑数据的完整性及阴阳离子平衡，本研究从该水文站的监测数据中提取了从1975年到2019年之间的共计152组（河水中8种最主要的阴阳离子为一组，分别是K+、Ca2+、Na+、Mg2+、HCO3-、Cl-、SO42-和 NO3-）有效数据，对同一年内的数据进行流量加权后得到的平均值作为该年度的代表数据（表1）。与该水文站阴阳离子数据相对应的月平均径流数据与年平均径流数据来自美国地质调查局（USGS，http://www.usgs.gov）（表1）。育空河流域的历史温度数据来自Climate Data Store（CDS，https://cds.climate.copernicus.eu），CDS提 供 了 0.5°分 辨 率的全球历史温度分布栅格数据， 利用Arcgis软件（Arcgis10.8）将育空河流域的历史平均温度数据提取出来（表1）。

表1 育空河流域1975~2019年基本水化学性质Tab 1 Basic water chemical properties of Yukon River basin from 1975 to 2019

2.2 风化端元与碳汇通量计算

正演模型是区分河流风化端元的重要手段，其基本的原理是利用河流中不同离子的含量建立一系列方程组，对各个端元的离子贡献比例进行求解。本研究利用正演模型对育空河流域各个风化端元对水化学成分的贡献量进行定量分析（Galy and France-Lanord, 1999； Li et al., 2014）,端元计算采用的数据包含原始数据和进行流量加权平均后的年平均数据。一般认为河流风化的主要端元分为岩石风化（碳酸盐岩、硅酸盐岩、蒸发岩、硫化物）、大气输入以及人类活动。河流中某种元素E的质量平衡方程可表述为（Galy and France-Lanord,1999； Li et al., 2014）：

方程中[E]代表河水中某种元素的浓度或总量、下标 riv代表河水、下标 car、sil、eva、sul、at、an分别代表流域内碳酸盐岩、硅酸盐岩、蒸发岩、硫化物、大气输入以及人类活动等离子贡献端元。

Cl-浓度通常被认为是衡量人类活动程度以及蒸发岩输入的重要指标（Gaillardet et al., 1999；Burke et al., 2018）。育空河流域范围内人类活动稀少，且没有明显的蒸发岩分布（图1），数据显示河水中Cl-浓度很低（平均0.025 mmol/L），而且在Gaillardet等（1999）的工作中排除了蒸发岩端元对育空河水化学性质的影响。综合以上分析，本研究认为蒸发岩和人类活动端元对育空河的溶质贡献量可忽略不计，而硫化物溶解对绝大多数的阴阳离子浓度无明显影响，因此式（1）可简化为：

育空河流域的Cl-全部来自大气输入，因此有：

利用海水元素比值（Cl-/Na+=1.16、Ca2+/Na+=0.022、Mg2+/Na+=0.113、HCO3-/Na+=0.005、K+/Na+=0.022、SO42-/Na+=0.06）（Mackenzie et al.,2020）对大气输入端元进行校正；在校正大气输入后，河水中的Na+、K+全部来自于硅酸盐岩风化，SO42-全部来自于硫化物风化。关于硅酸盐岩端元的元素组成，目前还没有看到流域内部实地的文献报道，Brennan等（2018）关于阿拉斯加地区的工作，对硅酸盐岩元素组成端元的选择仍然是基于Gaillardet等（1999）既有的研究结果。尽管不同地区的硅酸盐岩组成可能存在一定差异，但是就主要元素而言，各地硅酸盐岩保持了很大程度上的均匀性，基于不同的文献，端元值可能略有差异，但不会有大的变化。在本研究中硅酸盐岩风化对河水中Ca2+、Mg2+的贡献按照硅酸盐岩端元组成Ca2+/Na+=0.3和 Mg2+/K+=0.5（Galy and France-Lanord,1999； Moon et al., 2007; Chetelat et al., 2008; Li et al.,2014）进行计算。

基于以上分析，得到如下方程：

将离子数据代入方程（3）-（16），得到育空河流域各个端元离子贡献量。硅酸盐岩风化固定的CO2全部来自大气，碳酸盐岩风化固定的CO2一半来自大气，因此流域内硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化碳汇通量Fsil和Fcar（mol/yr）计算方程分别为：

其中，Da代表育空河年径流量（m3/yr）。

3 结果与讨论

3.1 水化学性质及其时间演化

在世界范围内，关于河流地球化学的各项研究工作已相当丰富，但是对世界主要大河在近几十年风化速率变化的相关报道却相对较少。育空河作为重要的北美洲河流，水化学性质的演变为研究河流风化对工业时代以来气候变化的响应提供了重要参考。

育空河主要阴阳离子组成和水文性质如表1和图2所示。河水中主要阳离子浓度最高的是Ca2+，其次是Mg2+，这两者占阳离子总量的约88%，而Na+和K+浓度较低，育空河阳离子组成特征显示碳酸盐岩风化对该流域水化学性质的显著控制。对比其他河流，例如乌江（韩贵琳和刘丛强, 2000;李干蓉等, 2009）、西江（陈静生和何大伟, 1999;于奭等, 2015）、塞纳河（Roy et al., 1999）等，其主要阳离子浓度分布特征与育空河有很大相似，即Ca2+和Mg2+总浓度远高于Na+和K+，这些河流流域内碳酸盐岩广泛分布。尽管长江水化学性质受碳酸盐岩风化的显著影响，但流域内存在的蒸发岩促使长江Na+、K+浓度升高（Chen et al., 2002; Wu et al., 2008），因此其阳离子组成特征与育空河并不相同，这也从侧面表明蒸发岩溶解对育空河水化学性质的影响微弱，这一点在后续的端元分析中也得到印证。

育空河多年月平均径流量变化显著（图2g-l，柱状图），11月到次年4月平均径流量为2058.6 m3/s，全年径流量峰值为15970 m3/s。不同月份径流量剧烈变化一方面因为冰封期的存在，育空河在每年10月出现较明显浮冰，并在11月中下旬完全冻结，直至第二年5月中下旬完全解冻（Brown et al., 2019）；另一方面由于流域内冻土带广泛分布（综合分布占流域总面积54%），冻土地区较低的渗透能力促使枯水期和丰水期径流量差异极大（Brown et al., 1997）。在5月期间，随着冰雪的集中融化，育空河径流量快速上升，并在6月达到径流量峰值，之后可能因为冰雪融水供应量的减少逐渐降低。

如图2g-l所示，育空河Pilot水文站从1975年到2019年记录的152组有效数据主要集中在每年的5月到9月，而处于冰封期的1月到4月数据较少，其中10月到12月有效数据共两组，这可能跟取样的难易程度相关。值得注意的是，育空河河水中6种主要离子在年内的浓度变化趋势普遍受到径流量变化的影响（图2g-l），离子浓度通常在完全封冻期（12月到次年4月）达到最高值或次高值，并在5月、6月快速下降，之后随着径流量的下降又逐渐上升。以Ca2+为例（图2g），其浓度从12月到次年4月基本上稳定处在1200 μmol/L及以上水平（平均值1214.4 μmol/L），是全年浓度最高时期，而这一时期径流量全年最低（平均1700 m3/s）；到5月冰封期结束，Ca2+浓度骤降50%左右至600 μmol/L的水平（平均615.2 μmol/L），而平均月径流量相比前一个月（多年平均值1385 m3/s）跃增至9118 m3/s。随着温度上升，流域内冰雪融水加速供应，育空河径流量在6月份达到每年最高峰（多年平均值15970 m3/s）。相比径流量约75%的增幅，由岩石风化控制的Ca2+供应量增加对温度上升的敏感性低于冰雪的消融，所以6月份的Ca2+浓度（平均 652.4 μmol/L）相比 5 月（平均 615.2 μmol/L）仅是略有增加（或接近）。6月之后，流域内冰雪残余量逐渐减少，径流量也随之逐渐下降，尽管流域内降水量在8月达到最大值（Ge et al., 2013）。

总体而言， Ca2+、Mg2+、Na+和 SO42-浓度随年份的增大有明显上升趋势（图2a-e），且在相同月份的浓度随年份增大而明显增加（图2g-k），其中以SO42-的上升幅度最为明显，且在最近时期内SO42-浓度的上升趋势是加快的（图2e、k）。而Cl-浓度变化趋势正好相反，整体上随时间呈下降趋势（图2f），在相同月份随年份增大而降低（图2l）。K+浓度随时间没有明显变化趋势（图2d，j）。

3.2 流域风化端元及离子组成特点

本研究根据Gaillardet等（1999）的方法对河流的岩石风化端元进行约束，结果如图3所示。因为水化学数据来源于同一个水文站，所以数据点的分布相对密集，基本处在硅酸盐岩端元和碳酸盐岩的连接线上，且更靠近碳酸盐岩端元，说明育空河水化学特征主要受到碳酸盐岩风化控制，蒸发岩对该流域影响微弱。如果蒸发岩端元对河流水化学有明显影响（Rehman et al., 2018），河流水化学数据点的分布则会相对于碳酸盐岩—硅酸盐岩连接线向下偏移。

图3 育空河Na+摩尔浓度的标准化比值混合图解（端元值来自Gaillardet et al.,1999）Fig. 3 Mixing diagrams using Na-normalized molar ratios of Yukon river (End members were from Gaillardet et al., 1999)

从阴离子的角度来看， 尽管Cl-浓度总体来说很低(多年平均值24.9 μmol/L)（表1，图2f），在育空河流域内可以忽略蒸发岩和人为活动的影响，但SO42-浓度相对较高（多年平均值289.6 μmol/L）（表1，图2e），远高于降水贡献量（多年平均值1.3 μmol/L），且有逐渐上升的趋势，因此硫化物可能是流域内重要的风化岩源。如果碳酸盐岩风化过程中仅有H2CO3参与反应，则[Ca2++Mg2+]/[HCO3-]的当量比值应为1，而育空河流域该比值大于1（图4），说明仅凭HCO3-不足以完全平衡Ca2+、Mg2+，需要SO42-加以平衡。从图4中可以看出，样品数据点均处在H2CO3风化碳酸盐岩和H2SO4风化碳酸盐岩两个端元之间，并且远离石膏溶解线（李军等, 2010），数据点分布显示育空河流域中H2SO4风化碳酸盐岩对水化学性质的显著影响，同时也说明了蒸发岩溶解对该流域水化学性质影响微弱。

图2 育空河主要离子含量及径流量随时间的变化Fig. 2 Changes in major ion contents and discharge over time in the Yukon River

图4 育空河[Ca2++Mg2+]/[HCO3-]与[SO42-]/[HCO3-]当量比值图解端元值与石膏溶解线来自李军等（2010）Fig. 4 Equivalent ratios of [Ca2++Mg2+]/[HCO3-] vs. [SO42-]/[HCO3-]of Yukon River water End members and gypsum dissolution lines were from Li et al., (2010)

利用正演方法对152组原始水化学数据进行端元贡献计算，结果表明，硅酸盐岩与碳酸盐岩风化贡献的阳离子浓度在不同月份与径流量表现出明显的负相关（图5），径流量变化对河水中离子浓度的稀释效应是产生这种负相关的主要原因。图5a、b的数据点分布可明显分成左上和右下两个聚集区域，这是因为封冻期的存在使得不同时期的径流量差异极大。相比一年内径流量5到10倍左右的变化范围，岩石风化产生的阳离子浓度变化范围只有约2~3倍（图5），这说明稀释效应不足以完全解释育空河离子浓度变化原因。在径流量增加的同时，必须有相应比例的岩石溶解/风化速率的增强（Godsey et al., 2009），而且在受动力学因素紧密约束的冰川流域，其水化学特征对径流量变化有相似的响应过程。Li等（2022）在最近的工作中对冰川融水以小时为单位进行密集取样，结果显示在白天冰川融水径流量快速增加的同时，阳离子通量迅速增加，尽管阳离子浓度表现出一定程度的稀释。在这些区域，温度是风化的主要控制因素，径流量和降雨量的增强对化学风化速率有促进作用。无论是在育空河的上游区域或冬季期间，流域内都有显著的冰川或冰雪覆盖，随着一年中的温度上升，冰雪/冰川融水以及降雨量的增加使得育空河径流量呈现“跳跃式”增加，不断消退的冰雪/冰川覆盖面积使得流域内的“冰前区域”得以持续更新，这些区域的风化速率可能是冰下的3~4倍（Anderson et al., 2000），这可能也解释了育空河阳离子浓度的稀释效应被缓冲的部分原因。

图5 硅酸盐岩阳离子和碳酸盐岩阳离子含量与径流量变化的相关性Fig. 5 Correlation between cation of silicate and carbonate and discharge

图2f、图6b显示，自1975年以来，育空河流域Cl-浓度一直保持在低位，且有逐渐下降的趋势，这主要是因为降雨和径流量增加对Cl-浓度的稀释效应。与Cl-浓度的相对下降形成鲜明对比的是河水中SO42-浓度的大幅上升，在本研究关注的时间范围内，SO42-浓度上升了约两倍（图2e；6b）。育空河SO42-的主要来源是硫化物风化，其浓度上升直接体现出流域内硫化物风化速率的增强。硫化物通常是在海洋还原环境中沉积进入海相地层（Berner, 1985），随后续的物理剥蚀和化学风化作用以SO42-的形式进入到河流中（Yao et al.,2021）。硫化物作为典型的易风化矿物，风化过程受到紧密的供应限制，在暴露到地表后，其对外部环境的响应比硅酸盐岩和碳酸盐岩快的多（Burke et al., 2018; Bufe et al., 2021; Soulet et al., 2021; Yao et al., 2021）。硫化物供应量的增加一方面在于，随着环境温度的上升，河流上游的冰川覆盖面积和稳定性下降，将原本隔绝空气的碎屑物质暴露在大气中，在微生物和氧气的共同作用下将硫化物释放出来（Tranter, 2003）；另一方面，在冰川体积减小和温度上升的条件下，促进基岩膨胀开裂以及融水增加，深部硫化物可能感受到外界环境波动经岩石孔隙释放到地表水中（Gu et al., 2020）。

3.3 化学风化/碳汇通量的演化及其气候敏感性

在近几十年的时间尺度上，河流中分别由硅酸盐岩和碳酸盐岩风化贡献的阳离子量都有一个非常明显的上升趋势（图6a），相比于1975~2019年的最初5年，最后5年的硅酸盐岩和碳酸盐岩贡献的平均阳离子浓度分别增加了41%和35%（表2；图6a）；与此同时，流域内径流量和平均温度分别上升了13.7%和2.2℃（表1；图6c），硅酸盐岩和碳酸盐岩的风化碳汇通量分别上升了59.6%和53.6%，最后5年的风化碳汇通量相比多年平均值分别高出25.5%和25.7%（表2；图6d）。

育空河流域硅酸盐岩和碳酸盐岩风化碳汇通量多年平均值分别为4.1×1010mol/yr和2.1×1011mol/yr（表2；图6d），在世界范围内处于中等位置，其中硅酸盐岩风化碳汇通量占世界硅酸盐岩风化总碳汇通量（11.93×1012mol/yr）（Moon et al., 2014）的0.34%。Gaillardet等（1999）给出的两者碳汇通量分别为 2.9×1010mol/yr和 1.64×1011mol/yr，本研究的结果较之分别高出了41.4%和28%（图6d）。这种差异一方面可能归因于时间上的差别，1999年之前的育空河风化速率原本就相对较低；另一方面可能是数据质量的原因，本研究基于多年152组数据得出的碳汇结果更具有统计可信度。育空河Pilot水文站控制流域面积约为82.4万平方公里（USGS， http://www.usgs.gov），接近全部的育空河流域面积，流域内岩石多年平均风化碳汇通量为3.06×105mol/km2/yr，高于大陆河流平均值（2.46×105mol/km2/yr）（Gaillardet et al., 1999），硅酸盐岩和碳酸盐岩多年平均风化碳汇通量分别为0.50×105mol/km2/yr和 2.56×105mol/km2/yr，硅酸盐岩风化碳汇速率接近大陆河流平均值的60%，而碳酸盐岩风化碳汇速率远高于世界大河平均值（1.12×105mol/km2/yr）（Gaillardet et al., 1999）。如果只考虑1975~2019年期间最后5年，那么育空河风化碳汇速率（平均3.85×105mol/km2/yr）相比世界平均值显然会有更明显提升。

表2 育空河流域各风化端元阳离子贡献量及岩石风化碳汇通量Tab 2 The cationic contribution of each weathering end member and carbon sink of rock weathering in Yukon River Basin

图6 育空河流域主要水化学性质、水文特征及岩石风化碳汇通量在1975~2019年期间的变化Fig. 6 Change of major hydrochemical properties, hydrologic characteristics, and rock weathering carbon sink in the Yukon River Basin during 1975-2019

育空河流域和冰岛地区河流同属靠近北极圈的高纬度地区，气候的接近可能促使两地区岩石风化速率对气候的敏感性有内在的相似性。冰岛地区本身具有高地形、高径流、冰川分布（Eiriksdóttir et al., 2008）以及降水较多（Einarsson, 1984）的地理和气候特点。Gislason等（2009）得到了位于冰岛东北部的8个有冰川分布的接近自然条件的流域在过去44年的风化速率变化，结果显示，这些流域作为严格的动力限制风化区域，温度每上升1℃，流域径流量和化学风化速率分别增加6%~16%、4%~14%。相比育空河流域在1975~2019年期间2.2℃的温度增幅，径流量和化学风化速率（阳离子通量）分别增加了13.7%和35.7%，相似的结果说明育空河和冰岛流域在风化速率的变化和风化约束条件方面具有很强的可比性。

4 结论

育空河Ca2+、Mg2+、Na+以及SO42-浓度在过去几十年持续上升，这是流域内风化速率增强的结果，其中SO42-含量在此期间增加约两倍，上升的原因主要是河流上游不稳定性增强导致硫化物供应增加。Cl-浓度在同一时期呈现逐渐下降的趋势，这主要是因为降雨和径流量增加对Cl-浓度的稀释作用。K+浓度相比上述离子在过去几十年内的变化不明显。

育空河河水化学成分以Ca2+、Mg2+和HCO3-为主，水化学性质主要受到流域内碳酸盐岩风化控制。岩石风化端元对整个流域的阳离子贡献为98.1%，其中碳酸盐岩风化占85%，硅酸盐岩风化占13.1%，而降水端元对河流阳离子贡献仅为1.9%，人类活动和蒸发岩端元的影响可以忽略。育空河6种主要离子含量的季节性变化受到不同程度的稀释效应影响，同时又因为温度和径流量上升带来的风化速率增加，径流量变化对离子浓度的稀释效应在一定程度上得到缓冲。

育空河流域内硅酸盐岩和碳酸盐岩多年平均风化碳汇通量分别为4.1×1010mol/yr和2.1×1011mol/yr，其中硅酸盐岩碳汇通量占世界硅酸盐岩总碳汇通量的0.34%。流域多年平均碳汇速率为3.06×105mol/km2/yr，其中硅酸盐岩和碳酸盐岩多年平均碳汇速率分别为0.50×105mol/km2/yr和2.56×105mol/km2/yr，前者碳汇速率接近大陆河流平均值的60%，而后者风化速率远高于世界大河平均值。相比多年平均值，2015~2019年平均碳汇速率增加了25.6%，其中硅酸盐岩和碳酸盐岩碳汇速率分别增加了25.5%和25.7%。

相比研究期间的最初5年，育空河最后5年的温度、径流量和阳离子通量分别增加了2.2度、13.7%和35.7%，风化速率对气候因子的敏感度与冰岛地区的研究结果相近。在同一时期，育空河流域硅酸盐岩碳汇通量增加了59.6%，在绝对量上增加了1.92×1010mol/yr，相比全球每年约2.14×1014mol/yr的化石燃料碳排放（Le Quéré et al., 2018）几乎可以忽略不计。尽管育空河流域硅酸盐岩风化速率增加带来的碳汇增加在现代背景下的碳通量中在绝对数量上很小，但是其在2.2度的温度增幅前提下碳汇通量相对增加了59.6%，考虑全球范围的风化动力学限制区域，尤其是在对气候变化更加敏感的高纬度地区，在构造时间尺度上，这些区域的硅酸盐岩风化碳汇通量的增加或减少可能是维持气候宜居性的重要负反馈机制。