Новое исследование, проведенное Университетом Восточной Англии (UEA) и Плимутской морской лабораторией (PML), показало, что Южный океан поглощает больше углекислого газа (CO2), чем считалось ранее.
Используя прямые измерения обмена CO2, или потоков, между воздухом и морем, ученые обнаружили, что океан вокруг Антарктиды поглощает на 25% больше CO2, чем предполагали предыдущие косвенные оценки, основанные на данных с судов.
Южный океан играет важную роль в поглощении CO2, выделяемого в результате деятельности человека, процесс, жизненно важный для контроля климата Земли. Однако существуют большие неопределенности относительно величины и изменчивости этого потока.
До сих пор его оценивали с помощью измерений на борту судна, например, собранных для Surface Ocean CO 2 Atlas (SOCAT) с исследовательских судов и парусных дронов, данных с профилирующих поплавков, размещенных в океане, и глобальных моделей биогеохимии океана. Эти различные подходы привели к большим различиям в оценках.
В этом новом исследовании использовался новый метод, называемый вихревой ковариацией, с использованием систем измерения потоков, установленных на фок-мачтах судов, для непосредственного измерения потоков CO2 между воздухом и морем во время семи исследовательских круизов в регионе.
Результаты, опубликованные в журнале Science Advances , показывают, что летом Южный океан, вероятно, является мощным поглотителем CO2, что ставит под сомнение гораздо более слабые оценки, основанные на данных по поплавкам и модельном моделировании, которые, по словам авторов, «существенно недооценивают» наблюдаемое поглощение CO2.
Авторы утверждают, что эту разницу можно объяснить, принимая во внимание колебания температуры в верхнем слое океана и ограниченное разрешение, например, усреднение по слишком большой временной шкале или отбор проб по слишком большому интервалу, добавляя, что текущие модели и данные поплавков не учитывают небольшие, но интенсивные события поглощения CO2.
«Это первый раз, когда большое количество прямых наблюдений за потоками CO 2 между воздухом и морем было использовано для оценки существующих продуктов потоков в Южном океане. Наши результаты предоставляют прямые наблюдательные доказательства того, что этот океан может поглощать больше CO 2 , чем считалось ранее», - сказал ведущий автор исследования Юаньсюй Донг из Центра океанических и атмосферных наук (COAS) и PML UEA. «Точная количественная оценка поглощения CO2 Южным океаном имеет важное значение для оценки климата Земли. Однако это самый неопределенный регион с точки зрения оценки его способности поглощать CO2. «Наше исследование уменьшает эту неопределенность и улучшает понимание поглощения CO2 Южным океаном , и мы рекомендуем, чтобы будущие оценки включали корректировки температуры и реконструкцию и моделирование с более высоким разрешением».
Группа, в которую также входили ученые из Институтов Альфреда Вегенера и Макса Планка в Германии, Фландрийского морского института в Бельгии и Гавайского университета в США, исследовала несоответствия в существующих оценках потока CO2, а затем использовала наблюдения вихревой ковариации потока для оценки различных наборов данных.
Данные круиза охватывали приблизительно 3300 часов — около 175 дней — измерений летом в Антарктике 2019 и 2020 годов, определяемых в исследовании как период с ноября по апрель, в области высокодинамичных фронтальных зон. Измерения проводились ежечасно по сравнению, например, с приблизительно каждые 10 дней для измерений с поплавков.
«Южный океан является основным поглотителем CO2 , но масштабы и места этого поглощения океаном неизвестны. Автономная и высокочастотная система вихревой ковариации PML значительно увеличила количество прямых измерений потока CO2 между воздухом и морем в этом регионе», - сказал соавтор исследования Минси Ян. «В этой статье впервые представлено сравнение прямых измерений потока CO 2 и оценок, полученных на основе грубых данных и глобальных моделей в большом пространственном/временном масштабе. Это помогло подтвердить их и пролить свет на способы их улучшения».
Отсутствие зимних данных является общей проблемой для судов из-за трудностей с доступом к региону в это время, и поплавки частично решают эту проблему. Признавая, что их данные о круизах охватывают только некоторые части Южного океана летом, авторы говорят, что постоянные усилия по достижению высококачественных наблюдений имеют важное значение для улучшения оценок потоков CO 2 между воздухом и морем.
Это может включать расширение измерений на большее количество судов и дальнейшее развертывание буев и парусных дронов, особенно в зимний сезон. Дополнительные наблюдения зимой с помощью необслуживаемых платформ также могли бы помочь заполнить сезонный пробел в данных.
«Недавно мы переместили нашу систему потоков на новый ледокол RRS Sir David Attenborough и собрали первый набор измерений потоков во время исследовательского круиза в море Уэдделла в начале этого года. Мы намерены продолжить эту ценную работу в ближайшие годы, которая имеет важное значение для мониторинга текущего климата и прогнозирования будущих изменений», - добавил соавтор исследования профессор Том Белл.
Исследователи также предупреждают, что количество измерений CO 2 на поверхности океана на борту судна резко сократилось за последние годы, отчасти из-за пандемии COVID, но также и из-за сокращения финансирования. Например, количество ежегодных наборов данных в SOCAT сократилось на 35% с 2017 по 2021 год и на 40% для Южного океана.
«Существует реальная необходимость в устойчивом и расширенном финансировании измерений CO2 на поверхности океана и их синтеза SOCAT с целью ограничения поглощения CO2 Южным океаном , поддержки инициативы Всемирной метеорологической организации по мониторингу глобальных показателей парниковых газов и информирования о климатической политике», - резюмировала соавтор исследования Дороти Баккер.
