I laghi boreali svolgono un ruolo significativo nel ciclo globale del carbonio. I laghi piccoli e poco profondi sono abbondanti nelle aree settentrionali, e sono spesso biologicamente attivi a causa del caricamento di materia organica dai bacini idrografici. Poiché i microbi degradano la materia organica accumulata nella colonna d'acqua e nei sedimenti di fondo, la concentrazione di anidride carbonica nella colonna d'acqua supera il livello di saturazione in molti laghi, e parte dell'anidride carbonica viene rilasciata nell'atmosfera.

Nella sua tesi all'Università di Jyväskylä, M.Sc. Petri Kiuru ha studiato il ciclo del carbonio nei laghi utilizzando un modello basato sui processi che descrive l'evoluzione temporale della distribuzione della temperatura e della qualità dell'acqua in un lago. Lo studio si è concentrato in particolare sullo scambio di anidride carbonica tra la colonna d'acqua del lago e l'atmosfera. Un altro obiettivo dello studio era valutare l'impatto del cambiamento climatico sulla dinamica del carbonio nei laghi boreali.

A causa degli aumenti indotti dai cambiamenti climatici della temperatura dell'aria e delle precipitazioni annuali, i laghi boreali si stanno riscaldando e la quantità di carico esterno di materia organica nei laghi potrebbe aumentare. I risultati dello studio hanno indicato che questi fattori possono anche aumentare le concentrazioni di anidride carbonica del lago e migliorare il rilascio di anidride carbonica nell'atmosfera. Questi aumenti dovrebbero essere considerati anche nella stima dei futuri cambiamenti nel ciclo globale del carbonio.

Nello studio, Kiuru ha anche utilizzato simulazioni di modelli per valutare gli effetti di migliori stime dello scambio di anidride carbonica aria-acqua sulla determinazione dei bilanci di carbonio dei laghi boreali. Misurazioni continue del flusso di anidride carbonica che sono state eseguite con nuovi, metodi avanzati hanno dimostrato che lo scambio di anidride carbonica tra la colonna d'acqua del lago e l'atmosfera avviene più velocemente di quanto precedentemente stimato. Quindi, anche l'entità della produzione di anidride carbonica nei laghi e la quantità di carico esterno di carbonio, compreso il carico attraverso le acque sotterranee, dovrebbe essere valutato più da vicino.

I modelli basati sui processi sono strumenti importanti per illustrare e studiare i complessi processi dinamici in un lago. Consentono ai ricercatori di costruire una descrizione completa di un lago e di studiare l'interazione tra i diversi componenti del sistema lacustre, come copertura di ghiaccio; idrodinamica; termico, chimico, e condizioni biologiche; e carico del bacino. Il modello del lago verticale che è stato sviluppato e applicato nello studio può essere ulteriormente utilizzato nella ricerca sugli ecosistemi di acqua dolce. Lo strumento di modellazione può essere applicato per descrivere il ciclo del carbonio in diversi laghi sia in condizioni presenti che future, soprattutto insieme a modelli che simulano i processi idrologici e biochimici nei bacini lacustri e il carico di sostanze dai bacini idrografici.