«Морской лед фактически похож на закрытое окно для океана», – сказал Андреас Шмиттнер, климатолог из Университета штата Орегон и соавтор статьи. "Закрытое окно не пропускает свежий воздух; морской лед действует как барьер, не позволяющий кислороду попадать в океан, как затхлый воздух в комнате, полной людей. Если вы откроете окно, может поступить кислород извне, и воздух станет не таким уж затхлым."
Результаты, опубликованные недавно в журнале Nature Geoscience, ставят под сомнение предыдущие предположения о взаимосвязи между кислородом и углекислым газом в глубоководных водах океана.
Понимание этой взаимосвязи дает исследователям важную информацию о том, как мировые океаны могут реагировать на изменение климата, сказал Шмиттнер, профессор Колледжа наук о Земле, океане и атмосфере ОГУ.
Океан играет важную роль в углеродном цикле; углекислый газ из атмосферы растворяется в поверхностных водах, где водоросли превращают углерод в органическое вещество.
Дыхание этого органического вещества удаляет кислород по мере того, как углерод опускается в глубину океана. Процесс переноса углерода с поверхности океана на глубину известен как биологический насос.
В настоящее время океан теряет кислород, и ожидается, что эта тенденция сохранится, потому что растворимость кислорода уменьшается при повышении температуры.
Это заставит ученых ожидать более высоких концентраций кислорода во время последнего ледникового периода, когда океаны были холоднее, сказал Шмиттнер, но отложения, собранные ранее из-под морского дна, показывают более низкие уровни кислорода в глубинах океана в этот период.
Исследователи ранее предполагали, что биологический насос был сильнее во время последнего ледникового периода, увеличивая углеродное дыхание. Но это предполагает, что кислород у поверхности океана уравновешен с атмосферой, сказал Шмиттнер.
В своей новой работе Шмиттнер и его коллеги, Эллен Клифф и Самар Хативала из Оксфордского университета, использовали моделирование для исследования более низких уровней кислорода в глубинах океана.
Они обнаружили, что неравновесие играет важную роль в углеродном цикле.
Концентрация кислорода в глубинах океана была снижена, поскольку поверхностные воды были менее сбалансированы с атмосферой. По словам Шмиттнера, нарушение равновесия было результатом обширного морского льда, в основном над Южным океаном, а также более высокого содержания железа в атмосфере ледникового периода, которая была более пыльной.
Это означает, что уровень кислорода в глубинах океана определяется не только процессом биологического насоса, но и морским льдом или его отсутствием, так же как качество воздуха в комнате может измениться при открытии или закрытии окна, – сказал он.
По словам Шмиттнера, метод исследователей, призванный понять роль морского льда и других процессов в углеродном и кислородном циклах океана, также может быть применен к будущему моделированию климата.
«Текущие модели не могут отделить воздействие биологического насоса на кислород океана от морского льда или других факторов», – сказал он. "Это меняет наше понимание процесса и причин этих изменений."