Know the flow - spatial and temporal variation of DOC exports and the importance of monitoring site specific discharge

The export of dissolved organic carbon (DOC) is an important component in both water quality and carbon cycling within boreal catchments. DOC exports are mainly controlled by discharge. Therefore, the resolution and quality of discharge data is essential when quantifying DOC exports as well as for the understanding of its spatial and temporal variation. Although there are many studies quantifying DOC exports, many fail to consider the variability of discharge between different catchments within a landscape, instead often assuming uniform specific discharge. In this study, spatial and temporal variation in DOC concentrations and exports was studied for 13 nested subcatchments of a boreal catchment located in northern Sweden. The subcatchments were studied during a nine-year observation period (2009-2017). Discharge was monitored at each site and exports were calculated using daily DOC concentrations interpolated from frequent water sampling. Positive correlations between discharge and DOC concentrations were observed for most of the sites. Higher concentrations correlated with increased wetland coverage. Seasonal variations in DOC concentrations were found between subcatchments dominated by forest compared wetlands. The annual mean DOC export ranged between 26 and 108 kg ha-1 yr-1 and correlated positively with wetland coverage (R2 = 0.67, p < 0.001). Spatial variation on both annual and seasonal timescales, could to a large extent be explained by the catchment characteristics using principal component analysis. Forest and wetland coverage, as well as the size and elevation of each subcatchment explained most of the spatial variation of DOC exports. The importance of these catchment characteristics varied with season, where the two-month long spring season contributed between 32 to 52% of the annual DOC export. For annual exports, the proportion exported during spring season was larger for forest-dominated catchments compared to wetland catchments. Comparing export c
Exporten av löst organiskt kol (DOC) är en viktig komponent för både vattenkvalitet och kolcykeln i boreala avrinningsområden. Exporten av DOC är till största delen kontrollerad av flöde. Därför är flödesdata av hög kvalitet och upplösning essentiell vid kvantifiering av DOC export och dess tidsmässiga och rumsliga variation. Även om det finns många studier som kvantifierar exporten av DOC, är det få som tar hänsyn till den specifika avrinningens variation inom landskapet genom antagandet av likformig specifik avrinning. I denna studie, studeras den rumsliga och tidsmässiga variationen av koncentrationer och exporter av DOC. Studien omfattar 13 delavrinningsområden i ett borealt landskap i norra Sverige under en nioårsperiod (2009–2017). Flödesmätningar utfördes vid varje avrinningsområde. Exporter beräknades med dagliga koncentrationer framtagna genom linjär interpolering mellan frekventa vattenprovtagningar. DOC koncentrationer varierade med av flöde. Höga koncentrationer korrelerade med ökad andel våtmark. Årstidsvariation av koncentrationer skiljde sig mellan delavrinningsområden dominerade av våtmark jämfört med skog. Den genomsnittliga årliga exporten av DOC var mellan 26-108 kg ha-1 år-1 och korrelerade positivt med andelen vårmark (R2 = 0.67, p < 0.001). Rumslig variation för exporter under år och årstider kunde till stor del förklaras av avrinningsområdens karaktär. Andelen skogsmark och våtmark, samt storlek och höjd över havet korrelerade med den rumsliga variationen av DOC export. Betydelsen av landskapsvariablerna varierade med årstiderna. Den två månader långa vårsäsongen bidrog mellan 32% och 52% av den årliga DOC exporten. Andelen av den årliga exporten under våren var större för avrinningsområden med hög andel skogsmark jämfört med våtmark. Export beräknad med flödesdata från varje område jämfört med att använda samma flödesdata för samtliga områden resulterade i en absolut skillnad på 18%. För enskilda avrinningsområden varierade skillnaden mellan