Os lagos boreais desempenham um papel significativo no ciclo global do carbono. Lagos pequenos e rasos são abundantes nas áreas do norte, e muitas vezes são biologicamente ativos por causa do carregamento de matéria orgânica das bacias hidrográficas. À medida que os micróbios degradam a matéria orgânica que foi acumulada na coluna de água e nos sedimentos do fundo, a concentração de dióxido de carbono na coluna de água excede o nível de saturação em muitos lagos, e parte do dióxido de carbono é liberado para a atmosfera.

Em sua tese na Universidade de Jyväskylä, M.Sc. Petri Kiuru estudou o ciclo do carbono em lagos usando um modelo baseado em processo que descreve a evolução temporal da distribuição da temperatura e da qualidade da água em um lago. O estudo foi focado especialmente na troca de dióxido de carbono entre a coluna d'água do lago e a atmosfera. Outro objetivo do estudo foi avaliar o impacto das mudanças climáticas na dinâmica do carbono em lagos boreais.

Por causa dos aumentos induzidos pelas mudanças climáticas na temperatura do ar e na precipitação anual, lagos boreais estão esquentando e a quantidade de carga externa de matéria orgânica para os lagos pode aumentar. Os resultados do estudo indicaram que esses fatores também podem aumentar as concentrações de dióxido de carbono no lago e aumentar a liberação de dióxido de carbono para a atmosfera. Esses aumentos também devem ser considerados na estimativa de mudanças futuras no ciclo global do carbono.

No estudo, Kiuru também usou simulações de modelo para avaliar os efeitos de estimativas aprimoradas de troca de dióxido de carbono ar-água na determinação dos orçamentos de carbono de lagos boreais. Medições contínuas de fluxo de dióxido de carbono que foram realizadas com novos, métodos avançados mostraram que a troca de dióxido de carbono entre a coluna d'água do lago e a atmosfera ocorre mais rápido do que o estimado anteriormente. Portanto, também a extensão da produção de dióxido de carbono em lagos e a quantidade de carga externa de carbono, incluindo o carregamento através de águas subterrâneas, devem ser avaliados mais de perto.

Modelos baseados em processos são ferramentas importantes para ilustrar e estudar os complexos processos dinâmicos em um lago. Eles permitem que os pesquisadores construam uma descrição abrangente de um lago e estudem a interação entre os diferentes componentes do sistema de lagos, como cobertura de gelo; hidrodinâmica; térmico, químico, e condições biológicas; e carregamento de captação. O modelo de lago vertical que foi desenvolvido e aplicado no estudo pode ser posteriormente utilizado na pesquisa de ecossistemas de água doce. A ferramenta de modelagem pode ser aplicada para descrever o ciclo do carbono em diferentes lagos, tanto sob condições presentes quanto futuras, especialmente junto com modelos que simulam processos hidrológicos e bioquímicos em bacias lacustres e carregamento de substâncias das bacias hidrográficas.