Залив Райдер, где были собраны образцы для исследования. Автор: Хью Венейблс (BAS)
Новое исследование показывает важность зимнего морского льда в ежегодной изменчивости количества атмосферного CO2, поглощаемого регионом Южного океана.
В годы, когда морской лед держится зимой дольше, океан в целом поглощает на 20% больше CO2 из атмосферы, чем в годы, когда морской лед образуется поздно или исчезает рано. Это объясняется тем, что морской лед защищает океан от сильных зимних ветров, которые способствуют перемешиванию между поверхностью океана и его более глубокими, богатыми углеродом слоями.
Выводы, основанные на данных, собранных в прибрежной системе вдоль Западного Антарктического полуострова, показывают, что то, что происходит зимой, имеет решающее значение для объяснения такой изменчивости поглощения CO2.
Исследованием руководили ученые из Университета Восточной Англии (UEA) в сотрудничестве с коллегами из Института Альфреда Вегенера, Центра полярных и морских исследований имени Гельмгольца (AWI, Германия), Британской антарктической службы (BAS, Великобритания) и Института морских исследований (IMR, Норвегия). Оно опубликовано сегодня в журнале Communications Earth & Environment.
Мировой океан поглощает около четверти всего CO2, выбрасываемого человеком в атмосферу. Около 40% этого объема приходится на Южный океан, и исследователи хотели знать, почему он так сильно меняется из года в год.
Ведущий автор исследования доктор Элиз Дросте (Elise Droste) из Школы наук об окружающей среде UEA сказала: «Наша картина углеродного цикла Южного океана неполна, и поэтому мы не можем предсказать, увеличится ли поглощение CO2 в атмосфере и, следовательно, его вклад в смягчение последствий изменения климата, увеличится, уменьшится или останется неизменным в будущем. будущее.
«Что бы это ни было, это повлияет на то, как будет выглядеть наш климат и насколько быстро он будет меняться. Чтобы улучшить прогнозы, наша работа предполагает, что нам необходимо изучить, как морской лед влияет на обмен углеродом между глубоководными и мелководными частями океана. Для этого нам нужно больше наблюдений в Южном океане в зимнее время».
Большая часть Южного океана, окружающего Западно-Антарктический полуостров, зимой покрыта морским льдом, который исчезает весной и летом. Весной и летом рост фитопланктона и талая вода приводят к снижению концентрации CO2 на поверхности океана. Это позволяет Южному океану поглощать большое количество атмосферного CO2, значительно снижая глобальное воздействие антропогенных выбросов.
Зимой, когда образуется морской лед, океан под ним смешивается с более глубокими водами, которые содержат много «естественного» углерода, который находился в океане веками. Это может привести к увеличению концентрации CO2 на поверхности океана до такой степени, что он может попасть в атмосферу.
Морской лед блокирует выделение большого количества CO2. Тем не менее, некоторое количество CO2 все же попадает в океан в рамках естественного сезонного цикла. Этот сезонный баланс означает, что общее количество CO2, поглощаемого Южным океаном в течение одного года, часто зависит от того, сколько CO2 поглощается летом и сколько выделяется зимой.
«У нас нет четкого представления о том, что движет этой изменчивостью от года к году, что затрудняет полное понимание системы и повышает предсказуемость того, как изменится поглощение CO2 океаном в будущем», — сказал д-р Дросте. «Одна из основных причин заключается в том, что у нас относительно мало данных о Южном океане, особенно в зимнее время.
«Чрезвычайно сложно проводить наблюдения в суровых погодных и морских условиях Южного океана, не говоря уже о морском ледяном покрове, который делает большую его часть недоступной даже для самого мощного ледокола. Однако это исследование делает шаг в правильном направлении».
Исследование опирается на данные за 2010-2020 годы — временной ряд, составленный и поддерживаемый компанией BAS, которая проводит круглогодичные измерения вдоль Западного Антарктического полуострова. На британской антарктической исследовательской станции Rothera океанологи измерили физические характеристики морской воды в заливе Райдер-Бей и собрали образцы для анализа питательных веществ и CO2, который был проведен как в Rothera, так и в UEA.
Используя другие физические и химические данные, собранные в то же время, команда смогла выяснить, почему годы с длительной продолжительностью морского льда отличались от лет с короткой продолжительностью морского льда.
Доктор Хью Венейблс (Hugh Venables) из BAS сказал: «Группа ученых-океанологов перезимовала в Ротере на Антарктическом полуострове, чтобы собрать эти и другие образцы с небольшой лодки или ледохода, чтобы составить уникальный временной ряд круглогодичных океанографических условий за последние 25 лет.
«Этот важный результат показывает важность зимнего отбора проб и, как мы надеемся, приведет к расширению круглогодичного отбора проб в Южном океане, как людьми, так и автономными технологиями».
Профессор Дороти Баккер (Dorothee Bakker), профессор кафедры морской биогеохимии в UEA, добавила: «Тот факт, что эти данные собирались в течение года в одном и том же месте, позволяет нам исследовать, какие механизмы важны для объяснения ежегодной изменчивости поглощения CO2 океаном в этом конкретном месте, но мы можем также используйте эти данные, чтобы лучше понять, как устроена остальная часть Южного океана».
В исследовании также приняли участие ученые из Национального института океанографии и прикладной геофизики (Италия) и Гетеборгского университета (Швеция). Оно было проведено при финансовой поддержке Совета по исследованию окружающей среды Великобритании и программы исследований и инноваций Европейского союза «Горизонт 2020».