Stigende temperaturer dæmper oceanernes kapacitet til at lagre kulstof

Hvis der er et sted, hvor kuldioxid forsvinder i store mængder fra atmosfæren, det er i Jordens oceaner. Der, enorme bestande af plankton kan opsuge kuldioxid fra overfladevand og sluge det som en del af fotosyntesen, skaber energi til deres levebrød. Når plankton dør, de synker tusinder af fødder, tager kulstoffet med, der engang var i atmosfæren, og gemmer det i det dybe hav.

Havene, derfor, har tjent som en naturlig svamp til at fjerne drivhusgasser fra atmosfæren, med til at opveje virkningerne af klimaændringer.

Men nu har MIT -klimaforskere fundet ud af, at havets eksporteffektivitet, eller brøkdelen af ​​den samlede planktonvækst, der synker til dybden, er faldende, skyldes hovedsageligt stigende globale temperaturer.

I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Limnologi og Oceanografi Letters , forskerne beregner det, i løbet af de sidste 30 år, som temperaturerne er steget på verdensplan, mængden af ​​kulstof, der er fjernet og lagret i dybhavet, er faldet med 1,5 procent.

For at sætte dette tal i perspektiv, hvert år, omkring 50 milliarder tons nyt plankton blomstrer i overfladehavet hvert år, mens omkring 6 milliarder tons dødt plankton synker til dybere farvande. Et fald på 1,5 procent i eksporteffektiviteten ville betyde, at omkring 100 millioner tons ekstra plankton er forblevet nær overfladen hvert år.

"Vi regnede med, at mængden af ​​kulstof, der ikke synker ud som følge af globale temperaturændringer, svarer til den samlede mængde kulstofemissioner, som Det Forenede Kongerige hvert år pumper ud i atmosfæren, "siger første forfatter B.B. Cael, en kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS). "Hvis kulstof bare står i overfladehavet, det er lettere for det at ende tilbage i atmosfæren. "

Cael's medforfattere på papiret er Kelsey Bisson fra University of California i Santa Barbara og Mick Follows, lektor i EAPS.

Fotosyntetikere versus åndedrætsværn

I 2016, teamet begyndte først at undersøge, om havoverfladetemperaturen har indflydelse på havets eksporteffektivitet. Gruppens hovedforskningsfokus er på marine mikrober, herunder interaktioner mellem lokalsamfund, og deres virkninger på og reaktioner på klimaændringer.

Ved undersøgelse af eksporteffektivitet, forskerne identificerede to processer i overfladehavsmikrober, der påvirker den hastighed, hvormed kul trækkes ned i det dybe hav:Fotosyntetiserende organismer som plankton absorberer kuldioxid fra overfladevand, fastgørelse af kulstof i deres systemer; respiratoriske organismer som bakterier og krill optager ilt og udsender kuldioxid til de omgivende farvande.

Baseret på fotosyntesen og respirationens kemi, forskerne indså, at de to processer reagerer forskelligt afhængigt af temperaturen. Fotosyntetikere vokser og dør relativt hurtigere i koldere miljøer, mens respiratorer er relativt mere aktive i varmere temperaturer.

I 2016, forskerne udviklede en simpel model til at forudsige havets hastighed for at trække kulstof ved givne havoverfladetemperaturer. Deres resultater matchede med registrerede observationer af mængden af ​​kulstof, der eksporteres til dybhavet.

"Vi havde en enkel måde at beskrive, hvordan vi tror, ​​at temperaturen påvirker eksporteffektiviteten, baseret på denne grundlæggende metaboliske teori, "Siger Cael." Nu, kan vi bruge det til at se, hvordan eksporteffektiviteten er ændret i den periode, hvor vi har gode temperaturregistre? Sådan kan vi estimere, om eksporteffektiviteten ændrer sig som følge af klimaændringer. "

Ud til havet

For dette nye papir, forskerne brugte modellen til at estimere havets eksporteffektivitet i løbet af de sidste tre årtier. Siden 1982 har satellitter, skibe, og bøjer har foretaget målinger af havoverfladetemperaturer rundt om i verden, som forskere har gennemsnittet for hver målt placering og samlet i offentligt tilgængelige databaser.

Til denne undersøgelse, teamet brugte temperaturmålinger fra tre forskellige databaser, taget hver måned fra 1982 til 2014, for steder rundt om i verden. Gruppen brugte temperaturen til at estimere eksporteffektivitet over det globale hav for hver måned, baseret på deres enkle model. De sporede ændringen i eksporteffektivitet over hele kloden, i løbet af den 33-årige periode, hvor der var tilgængelige målinger.

De fandt ud af, at i hele verden, den hastighed, hvormed havet trækker kulstof ned, er faldet med 1 til 2 procent siden 1982. Havoverfladetemperaturerne er steget i løbet af denne periode.

"Folk forventede sandsynligvis et fald i eksporteffektiviteten, men det jeg synes er interessant er vi har en god måde at prøve at kvantificere det på, "Siger Cael." Vi er i stand til at estimere, at i løbet af de sidste 30 år har eksporteffektiviteten er faldet med 1 eller 2 procent, så 1 til 2 procent mindre af den samlede planktonproduktivitet gør det ud af havets overflade, hvilket faktisk er et ret stort tal. "

Cael siger, at teamets model potentielt kan anvendes til at forudsige havets fremtid som en kulstofvaske, selvom usikkerhed i temperaturfremskrivninger gør dette til et meget mere kompliceret mål.

"Hvordan kulstof bevæger sig rundt på jorden er grundlæggende for at forstå både Jordens biosfære og klima, og kræver forståelse for, hvordan kulstof bevæger sig gennem havet, "Cael siger." Denne [model] er noget, du potentielt kan anvende til temperaturfremskrivninger, at gætte, hvordan kulstof vil bevæge sig gennem Jorden i fremtiden. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.