Pulser af synkende kulstof, der når dybhavet, fanges ikke i globale klimamodeller

Mere end to miles under havets overflade, mikrober, orme, fisk, og andre store og små skabninger trives. De er afhængige af transport af dødt og rådnende stof fra overfladen (marin sne) til føde på disse mørke dybder.

Oppe nær havoverfladen, kuldioxid fra atmosfæren er inkorporeret i kroppen af ​​mikroskopiske alger og de dyr, der spiser dem. Når de dør, disse organismer synker til dybet, at bære kulstof med sig.

Denne forsyning af kulstof til dybhavet er ikke stabil. Til tider, måneders til års værdi af marin sne falder til afgrunden under meget korte "puls"-begivenheder.

I en ny undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), MBARI-forskere og deres samarbejdspartnere viser, at der har været en stigning i pulsbegivenheder ud for Californiens kyst. De viser også, at selvom sådanne episoder er meget vigtige for kulstofkredsløbet, de er ikke godt repræsenteret i globale klimamodeller.

MBARI seniorforsker Ken Smith har undersøgt, hvordan dybhavssamfund reagerer på skiftende kulstofforsyning i de sidste 29 år på et dybhavsforskningssted kaldet Station M. Dette langtidsovervågningssted er 4, 000 meter (2,5 miles) under havoverfladen og 220 kilometer (124 miles) ud for Californiens kyst. Dette er det eneste dybhavssted i verden, hvor kontinuerlig udbud og efterspørgsel af kulstof registreres i detaljer som en tidsserie.

En række autonome instrumenter på Station M hjælper forskere med at studere pulsbegivenheder og deres indvirkning på dybhavsbiota. To sæt sedimentfælder, ophængt 50 og 600 meter over havbunden, Saml den synkende marine sne hver 10. dag. På bunden, time-lapse-kameraer tager hver time fotografier af havbunden, som hjælper videnskabsmænd med at opdage ændringer i mængden af ​​havsne og ændringer i dyresamfund.

Siden 2011 har MBARI's Benthic Rover, et autonomt undervandsfartøj på størrelse med en lille bil, er kravlet 11 kilometer (syv miles) hen over havbunden ved Station M. Den måler iltforbrug af mikrober og dyr på bunden, giver forskerne mulighed for at vurdere, hvor meget mad (kulstof) der bliver indtaget.

Det PNAS undersøgelse fokuserede på seks perioder mellem 2011 og 2017, hvor store mængder marin sne nåede sedimentfælder ved Station M. Under disse episodiske pulsbegivenheder, fire gange mere kulstof nåede dybhavet hver dag, i forhold til dage uden puls.

Sammenlignet med de første 20 år af tidsserien, pulshændelser blev mere udbredte efter 2011. Af det samlede kulstof, der nåede sedimentfælderne ved 3, 400 meters dybde fra 2011 til 2017, over 40 procent ankom under pulsbegivenhederne.

"Disse begivenheder bliver en meget større del af kulstofkredsløbet, " sagde Christine Huffard, en havbiolog ved MBARI og medforfatter til undersøgelsen. Faktisk, da disse pulsbegivenheder er blevet større og hyppigere, forskere har måttet fordoble størrelsen af ​​de opsamlingsbægre, der blev brugt i deres sedimentfælder.

Pulserne af mad (og kulstof) til dybhavet er ikke på nuværende tidspunkt taget i betragtning i globale klimamodeller. "Martin kurve" formlen, som er baseret på havoverfladeforhold såsom vandtemperatur, bruges i vid udstrækning til at vurdere, hvor meget kulstof der når dybhavet. Huffard og hendes medforfattere fandt ud af, at Martin-kurven matchede deres data godt på dage uden puls, men den undervurderede mængden af ​​kulstof, der ankom under pulsbegivenheder, med 80 procent.

"I alt estimerede Martin-kurven kun halvdelen af ​​det dybhavskulstof, vi målte, " sagde Huffard.

Disse resultater har betydning for, hvordan Martin-kurven og lignende modeller bruges til at udarbejde globale CO2-budgetestimater for det mellemstatslige panel om klimaændringsvurderingsrapporter. "Vi er nødt til at finde en måde at udvikle sådanne modeller på, så de kan fange disse begivenheder, i betragtning af deres overordnede betydning, " sagde Huffard.

Som et næste skridt, forskerholdet vil undersøge individuelle pulsbegivenheder nærmere. Huffard påpegede, at mange spørgsmål forbliver ubesvarede. "Hvad gør hver puls anderledes? Hvorfor er de så meget mere udbredte nu end tidligere? Hvilke overfladeforhold fører til deres dannelse?" hun sagde. "Hvis vi forstår det, vi kan muligvis modellere impulser fra satellitdata, så vores globale modeller kan mere præcist forudsige globale kulstofbudgetter."

"Vi ville elske at have 50 Station Ms over hele verden, men vi kan ikke "Huffard tilføjede. "Realistisk er vi nødt til at modellere dette ved at bruge den globale dækning fra satellitter."