Published July 11, 2023
| Version v1
Publication
Open
GRiMeDB: the Global River Methane Database of concentrations and fluxes
Creators
- 1. University of Wisconsin–Madison
- 2. United States Geological Survey
- 3. University of Winnipeg
- 4. Umeå University
- 5. Swedish University of Agricultural Sciences
- 6. Peking University
- 7. Centre d'Estudis Avançats de Blanes
Description
Abstract. Despite their small spatial extent, fluvial ecosystems play a significant role in processing and transporting carbon in aquatic networks, which results in substantial emission of methane (CH4) into the atmosphere. For this reason, considerable effort has been put into identifying patterns and drivers of CH4 concentrations in streams and rivers and estimating fluxes to the atmosphere across broad spatial scales. However, progress toward these ends has been slow because of pronounced spatial and temporal variability of lotic CH4 concentrations and fluxes and by limited data availability across diverse habitats and physicochemical conditions. To address these challenges, we present a comprehensive database of CH4 concentrations and fluxes for fluvial ecosystems along with broadly relevant and concurrent physical and chemical data. The Global River Methane Database (GriMeDB; https://doi.org/10.6073/pasta/f48cdb77282598052349e969920356ef, Stanley et al., 2023) includes 24 024 records of CH4 concentration and 8205 flux measurements from 5029 unique sites derived from publications, reports, data repositories, unpublished data sets, and other outlets that became available between 1973 and 2021. Flux observations are reported as diffusive, ebullitive, and total CH4 fluxes, and GriMeDB also includes 17 655 and 8409 concurrent measurements of concentrations and 4444 and 1521 fluxes for carbon dioxide (CO2) and nitrous oxide (N2O), respectively. Most observations are date-specific (i.e., not site averages), and many are supported by data for 1 or more of 12 physicochemical variables and 6 site variables. Site variables include codes to characterize marginal channel types (e.g., springs, ditches) and/or the presence of human disturbance (e.g., point source inputs, upstream dams). Overall, observations in GRiMeDB encompass the broad range of the climatic, biological, and physical conditions that occur among world river basins, although some geographic gaps remain (arid regions, tropical regions, high-latitude and high-altitude systems). The global median CH4 concentration (0.20 µmol L−1) and diffusive flux (0.44 mmolm-2d-1) in GRiMeDB are lower than estimates from prior site-averaged compilations, although ranges (0 to 456 µmol L−1 and −136 to 4057 mmolm-2d-1) and standard deviations (10.69 and 86.4) are greater for this larger and more temporally resolved database. Available flux data are dominated by diffusive measurements despite the recognized importance of ebullitive and plant-mediated CH4 fluxes. Nonetheless, GriMeDB provides a comprehensive and cohesive resource for examining relationships between CH4 and environmental drivers, estimating the contribution of fluvial ecosystems to CH4 emissions, and contextualizing site-based investigations.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة. على الرغم من صغر نطاقها المكاني، تلعب النظم الإيكولوجية النهرية دورًا مهمًا في معالجة ونقل الكربون في الشبكات المائية، مما يؤدي إلى انبعاث كبير للميثان (CH4) في الغلاف الجوي. لهذا السبب، تم بذل جهد كبير في تحديد أنماط ودوافع تركيزات الميثان في الجداول والأنهار وتقدير التدفقات إلى الغلاف الجوي عبر المقاييس المكانية الواسعة. ومع ذلك، كان التقدم نحو هذه الغايات بطيئًا بسبب التباين المكاني والزماني الواضح لتركيزات وتدفقات الميثان اللوتيكي ومحدودية توافر البيانات عبر الموائل المتنوعة والظروف الفيزيائية الكيميائية. ولمواجهة هذه التحديات، نقدم قاعدة بيانات شاملة لتركيزات الميثان وتدفقاته للنظم الإيكولوجية النهرية إلى جانب البيانات الفيزيائية والكيميائية ذات الصلة والمتزامنة على نطاق واسع. تتضمن قاعدة بيانات الميثان النهري العالمية (GriMeDB ؛ https://doi.org/10.6073/pasta/f48cdb77282598052349e969920356ef، Stanley et al.، 2023) 24 024 سجلًا لتركيز CH4 و 8205 قياسات تدفق من 5029 موقعًا فريدًا مستمدة من المنشورات والتقارير ومستودعات البيانات ومجموعات البيانات غير المنشورة وغيرها من المنافذ التي أصبحت متاحة بين عامي 1973 و 2021. تم الإبلاغ عن ملاحظات التدفق على أنها تدفقات CH4 منتشرة وثورية وإجمالية، كما يتضمن GriMeDB 17655 و 8409 قياسات متزامنة للتركيزات و 4444 و 1521 تدفقًا لثاني أكسيد الكربون (CO2) وأكسيد النيتروز (N2O)، على التوالي. معظم الملاحظات خاصة بالتاريخ (أي ليست متوسطات الموقع)، والعديد منها مدعوم ببيانات لواحد أو أكثر من 12 متغيرًا فيزيائيًا كيميائيًا و 6 متغيرات موقع. تتضمن متغيرات الموقع رموزًا لتمييز أنواع القنوات الهامشية (على سبيل المثال، الينابيع والخنادق) و/أو وجود اضطراب بشري (على سبيل المثال، مدخلات المصدر النقطي والسدود العلوية). بشكل عام، تشمل الملاحظات في GRiMeDB النطاق الواسع للظروف المناخية والبيولوجية والفيزيائية التي تحدث بين أحواض أنهار العالم، على الرغم من بقاء بعض الفجوات الجغرافية (المناطق القاحلة والمناطق الاستوائية وأنظمة خطوط العرض العالية والارتفاعات العالية). المتوسط العالمي لتركيز CH4 (0.20 ميكرومول L-1) والتدفق المنتشر (0.44 مم olm -2d -1) في GRiMeDB أقل من التقديرات من المجموعات السابقة التي تم حساب متوسطها في الموقع، على الرغم من أن النطاقات (0 إلى 456 ميكرومول L-1 و -136 إلى 4057 مم olm -2d -1) والانحرافات المعيارية (10.69 و 86.4) أكبر بالنسبة لقاعدة البيانات الأكبر والأكثر حلاً مؤقتًا. تهيمن القياسات المنتشرة على بيانات التدفق المتاحة على الرغم من الأهمية المعترف بها لتدفقات الميثان القابلة للثوران والوساطة النباتية. ومع ذلك، يوفر GriMeDB موردًا شاملاً ومتماسكًا لفحص العلاقات بين الميثان والدوافع البيئية، وتقدير مساهمة النظم الإيكولوجية النهرية في انبعاثات الميثان، ووضع التحقيقات القائمة على الموقع في سياقها.Translated Description (French)
Résumé. Malgré leur faible étendue spatiale, les écosystèmes fluviaux jouent un rôle important dans le traitement et le transport du carbone dans les réseaux aquatiques, ce qui entraîne une émission substantielle de méthane (CH4) dans l'atmosphère. Pour cette raison, des efforts considérables ont été déployés pour identifier les modèles et les facteurs des concentrations de CH4 dans les cours d'eau et les rivières et estimer les flux dans l'atmosphère à grande échelle spatiale. Cependant, les progrès vers ces objectifs ont été lents en raison de la variabilité spatiale et temporelle prononcée des concentrations et des flux de CH4 lotiques et de la disponibilité limitée des données dans divers habitats et conditions physico-chimiques. Pour relever ces défis, nous présentons une base de données complète des concentrations et des flux de CH4 pour les écosystèmes fluviaux ainsi que des données physiques et chimiques largement pertinentes et concurrentes. La base de données mondiale sur le méthane des rivières (GriMeDB ; https://doi.org/10.6073/pasta/f48cdb77282598052349e969920356ef, Stanley et al., 2023) comprend 24 024 enregistrements de concentration de CH4 et 8205 mesures de flux provenant de 5029 sites uniques dérivés de publications, rapports, référentiels de données, ensembles de données non publiés et autres points de vente qui sont devenus disponibles entre 1973 et 2021. Les observations de flux sont rapportées comme des flux de CH4 diffusifs, ébullitifs et totaux, et GriMeDB comprend également 17 655 et 8409 mesures simultanées de concentrations et de flux 4444 et 1521 pour le dioxyde de carbone (CO2) et l'oxyde nitreux (N2O), respectivement. La plupart des observations sont spécifiques à la date (c.-à-d. pas les moyennes du site), et beaucoup sont étayées par des données pour une ou plusieurs des 12 variables physico-chimiques et 6 variables du site. Les variables du site comprennent des codes pour caractériser les types de canaux marginaux (p. ex., sources, fossés) et/ou la présence de perturbations humaines (p. ex., sources ponctuelles, barrages en amont). Dans l'ensemble, les observations dans GRiMeDB englobent le large éventail des conditions climatiques, biologiques et physiques qui se produisent dans les bassins fluviaux mondiaux, bien que certaines lacunes géographiques subsistent (régions arides, régions tropicales, systèmes de haute latitude et de haute altitude). La concentration médiane globale de CH4 (0,20 µmol L−1) et le flux diffusif (0,44 mmolm-2d-1) dans GRiMeDB sont inférieurs aux estimations des compilations antérieures sur site, bien que les plages (0 à 456 µmol L−1 et −136 à 4057 mmolm-2d-1) et les écarts types (10,69 et 86,4) soient plus importants pour cette base de données plus grande et plus résolue dans le temps. Les données disponibles sur les flux sont dominées par les mesures diffusives malgré l'importance reconnue des flux de CH4 ébullitifs et d'origine végétale. Néanmoins, GriMeDB fournit une ressource complète et cohérente pour examiner les relations entre le CH4 et les facteurs environnementaux, estimer la contribution des écosystèmes fluviaux aux émissions de CH4 et contextualiser les enquêtes sur site.Translated Description (Spanish)
Resumen. A pesar de su pequeña extensión espacial, los ecosistemas fluviales desempeñan un papel importante en el procesamiento y transporte de carbono en las redes acuáticas, lo que resulta en una emisión sustancial de metano (CH4) a la atmósfera. Por esta razón, se ha realizado un esfuerzo considerable para identificar patrones e impulsores de las concentraciones de CH4 en arroyos y ríos y estimar los flujos a la atmósfera a través de amplias escalas espaciales. Sin embargo, el progreso hacia estos fines ha sido lento debido a la pronunciada variabilidad espacial y temporal de las concentraciones y flujos loticos de CH4 y a la disponibilidad limitada de datos en diversos hábitats y condiciones fisicoquímicas. Para abordar estos desafíos, presentamos una base de datos completa de concentraciones y flujos de CH4 para ecosistemas fluviales junto con datos físicos y químicos ampliamente relevantes y concurrentes. La Global River Methane Database (GriMeDB; https://doi.org/10.6073/pasta/f48cdb77282598052349e969920356ef, Stanley et al., 2023) incluye 24 024 registros de concentración de CH4 y 8205 mediciones de flujo de 5029 sitios únicos derivados de publicaciones, informes, repositorios de datos, conjuntos de datos no publicados y otros puntos de venta que estuvieron disponibles entre 1973 y 2021. Las observaciones de flujo se informan como flujos de CH4 difusivo, ebullitivo y total, y GriMeDB también incluye 17 655 y 8409 mediciones simultáneas de concentraciones y 4444 y 1521 flujos para dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O), respectivamente. La mayoría de los resultados son específicos de la fecha (es decir, no son promedios del sitio) y muchos están respaldados por datos para 1 o más de 12 variables fisicoquímicas y 6 variables del sitio. Las variables del sitio incluyen códigos para caracterizar los tipos de canales marginales (por ejemplo, resortes, zanjas) y/o la presencia de perturbaciones humanas (por ejemplo, entradas de fuentes puntuales, presas aguas arriba). En general, las observaciones en GRiMeDB abarcan la amplia gama de condiciones climáticas, biológicas y físicas que se producen entre las cuencas fluviales mundiales, aunque persisten algunas brechas geográficas (regiones áridas, regiones tropicales, sistemas de latitudes altas y altitudes altas). La concentración media global de CH4 (0.20 µmol L−1) y el flujo difusivo (0.44 mmolm-2d-1) en GRiMeDB son más bajos que las estimaciones de compilaciones anteriores promediadas en el sitio, aunque los rangos (0 a 456 µmol L−1 y -136 a 4057 mmolm-2d-1) y las desviaciones estándar (10.69 y 86.4) son mayores para esta base de datos más grande y más resuelta temporalmente. Los datos de flujo disponibles están dominados por mediciones difusivas a pesar de la importancia reconocida de los flujos de CH4 ebullitivos y mediados por plantas. No obstante, GriMeDB proporciona un recurso integral y coherente para examinar las relaciones entre CH4 y los impulsores ambientales, estimar la contribución de los ecosistemas fluviales a las emisiones de CH4 y contextualizar las investigaciones basadas en el sitio.Files
essd-15-2879-2023.pdf.pdf
Files
(5.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:09f49ba2134207bcfe8f484541dfc5a2
|
5.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- GRiMeDB: قاعدة بيانات الميثان النهرية العالمية للتركيزات والتدفقات
- Translated title (French)
- GRiMeDB : la base de données mondiale sur le méthane fluvial des concentrations et des flux
- Translated title (Spanish)
- GRiMeDB: la base de datos global de concentraciones y flujos de metano fluvial
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4383876264
- DOI
- 10.5194/essd-15-2879-2023
References
- https://openalex.org/W1704992157
- https://openalex.org/W1772596575
- https://openalex.org/W1972146764
- https://openalex.org/W1972839880
- https://openalex.org/W1973075167
- https://openalex.org/W1977956724
- https://openalex.org/W1986443529
- https://openalex.org/W1993284672
- https://openalex.org/W1993404129
- https://openalex.org/W2007131168
- https://openalex.org/W2014575178
- https://openalex.org/W2021382719
- https://openalex.org/W2021863113
- https://openalex.org/W2042433343
- https://openalex.org/W2044247101
- https://openalex.org/W2050993088
- https://openalex.org/W2055355971
- https://openalex.org/W2066739456
- https://openalex.org/W2093628078
- https://openalex.org/W2098627306
- https://openalex.org/W2099197250
- https://openalex.org/W2110065044
- https://openalex.org/W2125017195
- https://openalex.org/W2150290648
- https://openalex.org/W2153720595
- https://openalex.org/W2154794793
- https://openalex.org/W2158597875
- https://openalex.org/W2191767709
- https://openalex.org/W2302501749
- https://openalex.org/W2331399416
- https://openalex.org/W2377140427
- https://openalex.org/W2564289389
- https://openalex.org/W2582457404
- https://openalex.org/W2594809292
- https://openalex.org/W2606743486
- https://openalex.org/W2624819707
- https://openalex.org/W2742287835
- https://openalex.org/W2755026734
- https://openalex.org/W2784058530
- https://openalex.org/W2786318705
- https://openalex.org/W2790899481
- https://openalex.org/W2793329152
- https://openalex.org/W2793477774
- https://openalex.org/W2794068422
- https://openalex.org/W2804028640
- https://openalex.org/W2804233742
- https://openalex.org/W2807825186
- https://openalex.org/W2811310577
- https://openalex.org/W2883351266
- https://openalex.org/W2884060185
- https://openalex.org/W2898742598
- https://openalex.org/W2901308614
- https://openalex.org/W2905643058
- https://openalex.org/W2911631381
- https://openalex.org/W2913290830
- https://openalex.org/W2915027405
- https://openalex.org/W2947693076
- https://openalex.org/W2972407136
- https://openalex.org/W2981404439
- https://openalex.org/W2993872008
- https://openalex.org/W2998110292
- https://openalex.org/W3003682633
- https://openalex.org/W3021168311
- https://openalex.org/W3035420639
- https://openalex.org/W3110794406
- https://openalex.org/W3133662003
- https://openalex.org/W3133668039
- https://openalex.org/W3145447959
- https://openalex.org/W3148671216
- https://openalex.org/W3155699629
- https://openalex.org/W3156929513
- https://openalex.org/W3161589171
- https://openalex.org/W3162279647
- https://openalex.org/W3173063944
- https://openalex.org/W3180672316
- https://openalex.org/W3184126964
- https://openalex.org/W3187131854
- https://openalex.org/W3193580749
- https://openalex.org/W3195900633
- https://openalex.org/W3203519557
- https://openalex.org/W4200096972
- https://openalex.org/W4200236681
- https://openalex.org/W4200428220
- https://openalex.org/W4206369406
- https://openalex.org/W4213164768
- https://openalex.org/W4220791559
- https://openalex.org/W4220910619
- https://openalex.org/W4250335348
- https://openalex.org/W4254687493
- https://openalex.org/W4283593672
- https://openalex.org/W4306769731
- https://openalex.org/W4313649084
- https://openalex.org/W4385872471