Dykkerrobotter finder antarktiske vinterhave udånder overraskende mængder kuldioxid

Mere end 100 oceaniske flåd dykker nu og driver i det sydlige ocean omkring Antarktis i løbet af vinterens højeste. Disse instrumenter indsamler data fra et sted og en sæson, der stadig er meget dårligt undersøgt, trods dens vigtige rolle i reguleringen af ​​det globale klima.

En ny undersøgelse fra University of Washington, Monterey Bay Aquarium Research Institute, Princeton University og flere andre oceanografiske institutioner bruger data indsamlet af de flydende droner i løbet af tidligere vintre for at lære, hvor meget kuldioxid der overføres af de omgivende have. Resultater viser, at om vinteren frigiver det åbne vand nærmest havisen omkring Antarktis betydeligt mere kuldioxid end tidligere antaget.

"Disse resultater kom som en virkelig stor overraskelse, fordi tidligere undersøgelser viste, at det sydlige ocean optog meget kuldioxid, " sagde hovedforfatter Alison Gray, en UW assisterende professor i oceanografi. "Hvis det ikke er sandt, som disse data antyder, så betyder det, at vi skal genoverveje det sydlige oceans rolle i kulstofkredsløbet og i klimaet."

Avisen udkommer 14. august i Geofysiske forskningsbreve .

Dataene blev indsamlet gennem Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling (SOCCOM)-projektet baseret på Princeton University. National Science Foundation, gennem sit kontor for Polar-programmer, finansieret indsatsen på 21 millioner dollars til at placere snesevis af flydende robotter til at overvåge vandet omkring Antarktis og lære, hvordan det fungerer i det globale klimasystem.

"Dette er videnskab, når det er mest spændende - en stor udfordring for vores nuværende forståelse, der er muliggjort af ekstraordinære observationer fra anvendelsen af ​​nye teknologier til at studere tidligere uudforskede områder af havet, " sagde medforfatter og SOCCOM-direktør Jorge Sarmiento ved Princeton University. Gray udførte forskningen som postdoc-forsker i Sarmientos forskningsgruppe.

"Vores observationer har vigtige konsekvenser for vores forståelse af den globale kulstofcyklus, "Sarmiento sagde." Vi finder ud af, at det sydlige hav i øjeblikket er nær neutralt med hensyn til fjernelse af kulstof fra atmosfæren, i modsætning til tidligere undersøgelser, der tyder på, at der er en stor optagelse af kulstof i det sydlige ocean. Disse resultater kan forenes, hvis der er en tilsvarende uobserveret kulstofoptagelse, der venter på at blive opdaget et andet sted i havet."

Tidligere vintermålinger i regionen var hovedsageligt kommet fra skibe, der sejlede over Drake Passage for at forsyne antarktiske forskningsstationer. Disse data var få og langt imellem.

"Efter fire års SOCCOM, langt størstedelen af ​​informationen om kemien i det sydlige ocean kommer fra disse flåder, " sagde Gray. "Vi har flere målinger fra de sidste par år end alle de årtier, der kom før."

Der er grunde til, at der eksisterer så få tidligere vintermålinger. Storme i Antarktis er nogle af de hårdeste på planeten. Om vinteren, den cirkumpolære strøm og vinden har ingen barriere for at rive rundt på kontinentet. Den gennemsnitlige storm varer fire dage, sagde Gray. Den gennemsnitlige tid mellem storme er syv dage.

"Om vinteren er det meget stormfuldt, og vinden er ekstremt stærk, og det er mørkt, " sagde Gray. "Det ville være et ret ulykkeligt sted at være på et skib."

SOCCOM-projektet blev lanceret, fordi denne region også spiller en unik rolle i klimaet. Det er et af de få steder, hvor vand, der har tilbragt århundreder i det dybe hav, rejser helt op til overfladen for at slutte sig til overfladestrømmene og forbinde sig med atmosfæren.

Kulstofatomer bevæger sig mellem sten, floder, planter, oceaner og andre kilder i en livscyklus i planetskala. At lære hastigheden af ​​disse forskellige overførsler hjælper med at forudsige de langsigtede niveauer af kuldioxid, et molekyle frigivet ved afbrænding af fossile brændstoffer, når det ophobes i atmosfæren, fanger varme.

De nye observationer blev indsamlet af flydende instrumenter, der driver med strømmen og kan kontrollere deres opdrift for at indsamle observationer på forskellige dybder. Instrumenterne dykker ned til 1 kilometer og flyder med strømmen i ni dage. Dernæst falder de endnu længere, til 2 kilometer, og stige derefter tilbage til overfladen, mens vandets egenskaber måles. Efter at have været på overfladen sender de deres observationer tilbage til kysten via satellit.

I modsætning til de mere almindelige Argo-flydere, som kun måler havtemperatur og saltindhold, SOCCOM-flåderne overvåger også opløst ilt, nitrogen og pH. Det nye papir anvender pH -målingerne til at beregne mængden af ​​opløst kuldioxid, og bruger det derefter til at finde ud af, hvor stærkt vandet absorberer eller udsender kuldioxid til atmosfæren.

Ser man på cirkler med stigende afstand fra Sydpolen, forfatterne finder ud af, at det åbne vand ved siden af ​​de havis-dækkede farvande omkring Antarktis om vinteren frigiver betydeligt mere kuldioxid end forventet til atmosfæren.

"Det er ikke overraskende, at vandet i denne region er ved at udgasser, fordi det dybe vand er usædvanligt rigt på kulstof, " sagde Gray. "Men vi undervurderede omfanget af udgasningen, fordi vi havde så få data fra vintermånederne. Det betyder, at det sydlige ocean ikke absorberer så meget kulstof, som vi troede."

Den offentliggjorte undersøgelse analyserer data indsamlet af 35 flydere mellem 2014 og 2017. Gray analyserer nu nyere data fra flere instrumenter for at identificere sæsonmæssige eller flerårige tendenser, hvor mønstrene kan ændre sig fra det ene år til det andet.

"Der er helt sikkert stærk variation på dekadeskalaer i det sydlige ocean, " sagde Gray. "Og modellerne er virkelig overalt i denne region. SOCCOM floats leverer nu data på tidspunkter og steder, hvor vi før næsten ikke havde noget, og det er uvurderligt for at begrænse modellerne og forstå disse tendenser."

Det er ekstremt vanskeligt at skaffe denne slags data i det sydlige ocean, som er blandt verdens mest turbulente vandområder, men er samtidig afgørende for at opbygge et omfattende globalt billede af, hvordan atmosfærisk kuldioxid interagerer med polarhavene.

"Antarktiske farvande, indtil nu, har været et datafattigt område for denne slags målinger, sagde Peter Milne, programleder for hav- og atmosfærisk videnskab ved NSF Office of Polar Programs. "SOCCOM, ved at bruge teknologier, der tidligere var utilgængelige for forskere, allerede beviser sit værd ved at indsamle information, som ellers stort set ville forblive uopnåelig."