Выводы исследовательской группы, опубликованные в понедельник, 15 июня в журнале Nature Climate Change, показывают, что способность Северного Ледовитого океана удалять углекислый газ из атмосферы может сильно различаться в зависимости от местоположения.
Исчезновение морского льда в Северном Ледовитом океане – критическое последствие изменения климата.
По мере того как морской лед в западной части Северного Ледовитого океана продолжает таять, все больше пресной воды поступает в верхнюю часть воды в Канадском бассейне, который расположен у побережья Аляски и Канады, к югу от Чукотского шельфа.
Этот летний цикл таяния усугубляет сезонные изменения и увеличивает количество углекислого газа, присутствующего в самом верхнем слое воды, который составляет верхние 70 футов водной толщи. Это снижает способность бассейна удалять углекислый газ из атмосферы.
Преобладающая мысль, основанная на данных измерений из-подо льда и в недавно растаявших окраинных районах океана в 1990-х и начале 2000-х годов, предполагала, что, когда лед тает, это позволит Северному Ледовитому океану вытягивать большие количества углекислого газа из атмосферы, действует как поглотитель углерода и помогает снизить выбросы парниковых газов. Однако это может быть не во всех местах, особенно в Канадском бассейне, где с 2007 года отступление льда в глубоководный бассейн перешло в глубоководный бассейн.
Последние результаты исследовательской группы основаны на анализе более чем 20-летних глобальных наборов данных, собранных в период с 1994 по 2017 годы исследователями из США, Китая, Японии и Канады.
Они обеспечивают более точное описание того, что происходит в этом регионе, и основываются на предыдущей работе Кая от 2010 года, которая показала, что уровни углекислого газа на поверхности моря быстро и неожиданно повышаются до уровней, обнаруженных в атмосфере в недавно освободившихся ото льда бассейнах Северного Ледовитого океана.
Например, работа исследовательской группы показала, что по мере того, как лед в канадском бассейне тает и тает, эта талая вода ложится на поверхность моря, создавая своего рода «одеяло», которое препятствует способности океана поглощать углекислый газ из атмосферы. в глубокий океан и храните его там. Команда Цая называет это явление «новой нормой», которая возникает из-за сильного сезонного потепления и талой воды в регионе.
«Поскольку углекислый газ накапливается в поверхностном слое воды в результате таяния льда, количество углекислого газа, которое эта область Северного Ледовитого океана может забрать из атмосферы, будет продолжать сокращаться», – сказал Кай, исследователь Mary A.S.
Lighthipe Профессор Колледжа Земли, океана и окружающей среды. «Мы прогнозируем, что к 2030 году способность Канадского бассейна служить поглотителем углерода будет действительно минимальной."
Кроме того, это быстрое увеличение содержания углекислого газа в бассейне могло привести к быстрому подкислению поверхностных вод, что может поставить под угрозу морские кальцифицирующие организмы и нарушить там функционирование экосистемы.
В отличие от этого, дальше на юг в мелководном Чукотском море количество углекислого газа в верхнем слое воды остается очень низким, намного ниже, чем то, что присутствует в атмосфере.
Это означает, что по мере прохождения воздуха над поверхностью воды море может быстрее поглощать углекислый газ из воздуха.
Исследователи предполагают, что эта разница является результатом высокой биологической продукции в Чукотском море из-за того, что богатые питательные вещества переносятся туда течениями, идущими из Тихого океана, поскольку Берингов пролив открылся из-за более ранней потери льда.
Эти питательные вещества обеспечивают обильный рост фитопланктона и других морских организмов, которые составляют основу морской пищевой сети и питают более широкую экосистему. Фитопланктон также потребляет углекислый газ, растворенный в воде во время фотосинтеза, позволяя забирать больше углекислого газа из окружающей атмосферы.
Исследовательская группа подозревает, что Чукотское море станет большим стоком углерода в будущем и повлияет на углеродный цикл и экосистему глубоководных океанов, в то время как Канадский бассейн, вероятно, останется в меньшей степени, поскольку морской лед в регионе продолжает таять и изменять химический состав воды.
По словам Лизы Роббинс, бывшего старшего научного сотрудника Геологической службы США (USGS) на пенсии и соавтора статьи, эти изменения могут иметь важные последствия для организмов в Арктике. Например, арктическая треска является важным промыслом в западной части Арктики, который вносит вклад в общую экономику региона и играет важную роль в морской пищевой сети в качестве источника пищи для других организмов, таких как белухи и кольчатые нерпы.
Биологи отметили, что по мере повышения температуры и таяния морского льда атлантическая треска в ответ начинает двигаться дальше на север. Изменение химического состава воды также может играть роль, сказал Роббинс, который возглавлял три экспедиции по изучению химического состава воды в Арктике на борту американского ледокола R / V Healy во время работы с Геологической службой США.
Наборы долгосрочных данных, такие как те, что используются в этом исследовании, являются ключом к пониманию и прогнозированию будущих изменений в Арктике.
"Из этих наборов данных мы получаем огромное представление о том, как устроена наша Земля-океан. «Если бы ученые не собирали данные в 1994 году, у нас не было бы места, с которого можно было бы начать и сравнивать», – сказал Роббинс, ныне любезный профессор Колледжа морских наук Университета Южной Флориды.
В статье 2019 года в журнале Wired было обнаружено, что на севере Канады недалеко от Гренландии талая ледниковая вода, похоже, помогает водосборным бассейнам поглощать углекислый газ из атмосферы. Хотя сам по себе он не может уравновесить количество углекислого газа в атмосфере из-за выбросов углерода, он является важной иллюстрацией того, что изменения неоднородны, а последующие эффекты – положительные и отрицательные – являются результатом сложной комбинации нескольких факторов. разные драйверы. Дальнейшие исследования и более широкие международные совместные усилия могут помочь ответить на сложные вопросы, оставшиеся без ответа.
По мере ускорения таяния морского льда исследователи ожидают, что эти сезонные колебания приведут к тому, что вода в океане Канадского бассейна будет иметь высокий уровень углекислого газа и станет все более кислой.
Это еще больше снизит способность бассейна поглощать углекислый газ из атмосферы и потенциально снизит его способность смягчать последствия изменения климата.
Хотя эта проблема может показаться очень далекой от Делавэра, важно помнить, что океан – это одна глобальная система с циркуляционными течениями, которые переносят воду по всему миру, даже в Атлантический океан на восточном побережье.
А парниковые газы – глобальная проблема.
«Понимание того, насколько фундаментально важно таяние льда для стимулирования химического состава карбонатов и сезонных изменений углекислого газа в этом регионе Северного Ледовитого океана, поможет продвинуть науку в этой области, возможно, не сразу, а в долгосрочной перспективе», – сказал Цай.
«Мы пытаемся понять действующие процессы, и если Северный Ледовитый океан будет продолжать оставаться крупным поглотителем углерода, предоставляя данные, которые могут помочь разработчикам моделей земных систем прогнозировать глобальные изменения углеродного цикла, биологии океана и химического состава воды, "Цай сказал.
Эта работа финансируется несколькими странами, в том числе работа Цая, которая поддерживается Программой естественных наук в Арктике Национального научного фонда.
Соавторами статьи являются исследователи из Третьего института океанографии (Китай), Колумбийского университета, Университета Монтаны, Китайского океанографического университета, Японского агентства морских наук и технологий Земли, Университета Южной Флориды и Международного центра арктических исследований.