Northern lakes are a source of greenhouse gases to the atmosphere and contribute substantially to the global carbon budget. However, the sources of methane (CH 4 ) to northern lakes are poorly constrained limiting our ability to the assess impacts of future Arctic change. Here we present measurements of the natural groundwater tracer, radon, and CH 4 in a shallow lake on the Yukon-Kuskokwim Delta, AK and quantify groundwater discharge rates and fluxes of groundwater-derived CH 4 . We found that groundwater was significantly enriched (2000%) in radon and CH 4 relative to lake water. Using a mass balance approach, we calculated average groundwater fluxes of 1.2 ± 0.6 and 4.3 ± 2.0 cm day −1 , respectively as conservative and upper limit estimates. Groundwater CH 4 fluxes were 7—24 mmol m −2 day −1 and significantly exceeded diffusive air–water CH 4 fluxes (1.3–2.3 mmol m −2 day −1 ) from the lake to the atmosphere, suggesting that groundwater is an important source of CH 4 to Arctic lakes and may drive observed CH 4 emissions. Isotopic signatures of CH 4 were depleted in groundwaters, consistent with microbial production. Higher methane concentrations in groundwater compared to other high latitude lakes were likely the source of the comparatively higher CH 4 diffusive fluxes, as compared to those reported previously in high latitude lakes. These findings indicate that deltaic lakes across warmer permafrost regions may act as important hotspots for CH 4 release across Arctic landscapes.

中文翻译：

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使用氡量化阿拉斯加育空-库斯科维姆三角洲浅层苔原湖的地下水排放和甲烷通量

北部湖泊是大气中温室气体的来源，并为全球碳预算做出了重大贡献。然而，北部湖泊的甲烷 (CH 4 ) 来源受到严格限制，限制了我们评估未来北极变化影响的能力。在这里，我们展示了对阿拉斯加州育空-库斯科维姆三角洲浅湖中天然地下水示踪剂、氡和 CH 4 的测量结果，并量化地下水排放速率和地下水衍生的 CH 4 通量。我们发现地下水中氡和 CH 4 相对于湖水显着富集 (2000%)。使用质量平衡方法，我们分别计算了 1.2 ± 0.6 和 4.3 ± 2.0 cm day -1 的平均地下水通量，作为保守估计和上限估计。地下水CH 4 通量为7-24 mmol m -2 day -1 并且显着超过从湖泊到大气的扩散空气-水CH 4 通量（1.3-2.3 mmol m -2 day -1 ），表明地下水是重要的CH 4 到北极湖泊的来源，并可能推动观察到的 CH 4 排放。CH 4 的同位素特征在地下水中耗尽，与微生物生产一致。与之前在高纬度湖泊中报道的那些相比，与其他高纬度湖泊相比，地下水中更高的甲烷浓度可能是相对较高的 CH 4 扩散通量的来源。这些发现表明，跨越温暖永久冻土区的三角洲湖泊可能是北极景观中 CH 4 释放的重要热点。表明地下水是北极湖泊 CH 4 的重要来源，并可能推动观察到的 CH 4 排放。CH 4 的同位素特征在地下水中耗尽，与微生物生产一致。与之前在高纬度湖泊中报道的那些相比，与其他高纬度湖泊相比，地下水中更高的甲烷浓度可能是相对较高的 CH 4 扩散通量的来源。这些发现表明，跨越温暖永久冻土区的三角洲湖泊可能是北极景观中 CH 4 释放的重要热点。表明地下水是北极湖泊 CH 4 的重要来源，并可能推动观察到的 CH 4 排放。CH 4 的同位素特征在地下水中耗尽，与微生物生产一致。与之前在高纬度湖泊中报道的那些相比，与其他高纬度湖泊相比，地下水中更高的甲烷浓度可能是相对较高的 CH 4 扩散通量的来源。这些发现表明，跨越温暖永久冻土区的三角洲湖泊可能是北极景观中 CH 4 释放的重要热点。与之前在高纬度湖泊中报道的那些相比，与其他高纬度湖泊相比，地下水中更高的甲烷浓度可能是相对较高的 CH 4 扩散通量的来源。这些发现表明，跨越温暖永久冻土区的三角洲湖泊可能是北极景观中 CH 4 释放的重要热点。与之前在高纬度湖泊中报道的那些相比，与其他高纬度湖泊相比，地下水中更高的甲烷浓度可能是相对较高的 CH 4 扩散通量的来源。这些发现表明，跨越温暖永久冻土区的三角洲湖泊可能是北极景观中 CH 4 释放的重要热点。