Как Южный океан выдыхает CO2

Вткогда думаешь о Антарктида, каждый представляет себе огромный пейзаж в оттенках ослепительно белого цвета, льда и снега, простирающегося настолько далеко, насколько может видеть глаз. Но по-настоящему рассмотреть Антарктиду — значит рассмотреть ее воду.

Южный океан, окружающий Антарктиду, — это место, откуда океан выдыхает. Это основное место, где вода глубоких океанов поднимается на поверхность, смешивается с атмосферой в своего рода объятиях, а затем снова опускается на глубину. В ходе этого обмена Южный океан одновременно поглощает углерод из атмосферы и высвобождает часть огромного количества углерода, хранящегося в глубинах океана – недрах Земли. крупнейший природный поглотитель углерода. Таким образом, Южный океан контролирует глобальный обмен углеродом между океаном и атмосферой, что жизненно важно для регулирование глобального уровня углекислого газа. Но изменение климата может изменить эту динамику.

Мы поговорили с Элизабет Л. Сайкс, морским биогеохимиком и палеоокеанографом из Университета Рутгерса, получившей степень награды за исследование Антарктиды и Южного океана, о том, почему Южный океан так важен для регулирования выбросов углерода и как глобальное изменение климата влияет на его роль.

Как Южный океан работает как поглотитель углерода?

Это и источник, и сток. Фитопланктон на поверхности океана поглощает CO.₂, посредством фотосинтеза. А когда они умирают, их тела опускаются на дно океана, и их съедает кто-то другой. Затем этот углерод, который они вытащили из атмосферы, превратили в органическое вещество и погрузили в воду, выбрасывается обратно в глубокие океаны в виде CO.₂. Так что СО₂ изолирован в глубоком океане. И этот процесс называется биологическим насосом.

Это первый шаг к пониманию того, почему океан может улавливать CO.₂. Второй шаг – это своего рода причина того, почему он снова появляется.

И как это происходит?

Океан имеет глубокую циркуляцию, отличную от поверхностной циркуляции, которая приводится в движение ветром. Такая глубокая циркуляция называется термохалинной циркуляцией. Основное место образования этой глубокой воды – Северная Атлантика.

Гольфстрим доставляет очень теплую соленую воду в Северную Атлантику. Когда вы охлаждаете соленую воду, которая уже плотная из-за соли, она становится Действительно холодный и очень плотный. И поэтому глубокие воды Северной Атлантики движутся вокруг дна океана. Эта глубокая вода отрезана от остального океана, и она движется вперед, и биологический насос перекачивает в нее органическое вещество, которое превращается в CO.₂. Итак, теперь вы накапливаете весь CO₂ в глубоком океане.

Речь идет о ветрах и плотности.

Так как же этот углерод возвращается в атмосферу?

Южный океан — это место, где эта глубокая вода фактически выходит на поверхность в атмосферу. Речь идет о ветрах и плотности.

Это накопление CO₂ это происходит через биологический насос, и эта глубокая циркуляция конвейерной ленты высвобождается. Не вся она, но большая часть обменивается в Южном океане, потому что ветры сильные, а вода выходит на поверхность с CO₂ нагрузка.

Эта динамика в Южном океане фактически контролирует количество CO.₂ есть в атмосфере. Сколько будет выброшено наружу, зависит от того, насколько продуктивным является Южный океан. Если биологический насос работает в Южном океане, он снова попадает в ловушку. А если бионасос не очень эффективен в Южном океане (а это не так), часть его может выйти обратно.

Что определяет, сколько будет потоплено, а сколько выпущено?

Это зависит от взаимодействия ветра и волн. Поэтому, когда ветры и этот апвеллинг находятся в наилучшем положении, CO₂ освобождается. Но когда ветры не совпадают с местом, откуда поднимается эта вода, тогда она не будет выделять много углерода. Углерод снова опустится вниз.

Похоже, многое зависит от Южного океана. Насколько он стабилен?

Итак, следующая важная вещь о Южном океане — его северная граница не является континентом — его северная граница определяется ветрами. По сути, у нас есть полоса ветров вокруг южного полушария, называемая южными западными ветрами. А температура атмосферы определяет, где они находятся. Поэтому, когда холодно, эта южная и западная полоса движется на север, а затем фронты движутся на север, и Южный океан расширяется. А когда жарко, это тепло прижимает ветры на юг, ближе к Антарктическому континенту, и Южный океан сжимается. Это очень динамично.

Если вы просто подумаете о том факте, что вокруг Южного океана проходит такое же количество энергии, и вы уменьшите его — та же энергия, меньшая площадь — течение увеличится. Некоторые прогнозы заключаются в том, что по мере того, как планета нагревается и южные западные ветры уменьшаются, над Южным океаном будет дуть больше ветров, и это приведет к выбросу большего количества CO2.₂ из океана в атмосферу. И это создаст петлю положительной обратной связи, в результате чего CO₂ подниматься еще быстрее.

Немного пугает, насколько все это взаимосвязано.

Ходят шутки, что, занимаясь науками о климате и океанограф, хороших новостей нет. Но мы занимаемся этим делом не потому, что хотим хороших новостей. Мы хотим правды.

Главное фото: Лиз Грин.

• Лиз Грин

  Опубликовано 22 мая 2024 г.

  Лиз Грин — главный редактор журнала Наутилус.