Antarktis havis begrænser muligvis ikke CO2 -udledningen så meget som tidligere antaget

Det sydlige Ocean omkring Antarktis er en region, hvor mange af verdens kulstofrige dybe farvande kan stige tilbage til overfladen. Forskere har troet, at de store skibe af havis omkring Antarktis kan fungere som et låg til opsvulmet kulstof, forhindrer gassen i at bryde gennem havets overflade og vende tilbage til atmosfæren.

Imidlertid, forskere ved MIT har nu identificeret en modvirkningseffekt, der tyder på, at Antarktis havis måske ikke er så kraftig en kontrol med den globale kulstofcyklus, som forskere havde mistanke om.

I en undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet August Globale biogeokemiske cyklusser , holdet har fundet ud af, at havis i det sydlige hav kan fungere som en fysisk barriere for opvækst af kulstof. Men det kan også fungere som en skygge, blokerer sollys fra at nå overfladehavet. Sollys er afgørende for fytosyntese, den proces, hvorved planteplankton og andre havmikrober optager kulstof fra atmosfæren for at vokse.

Forskerne fandt ud af, at når havis blokerer sollys, biologisk aktivitet - og mængden af ​​kulstof, som mikrober kan udskille fra atmosfæren - falder betydeligt. Og overraskende, denne skyggeeffekt er næsten lig og modsat den af ​​havisens afdækningseffekt. Taget sammen, begge effekter annullerer i det væsentlige hinanden.

"Med hensyn til fremtidige klimaændringer, det forventede tab af havis omkring Antarktis kan derfor ikke øge kulstofkoncentrationen i atmosfæren, "siger hovedforfatter Mukund Gupta, der udførte forskningen som kandidatstuderende i MIT's Department of Earth, Atmosfæriske og planetariske videnskaber (EAPS).

Han understreger, at havis har andre virkninger på det globale klima, først og fremmest gennem sin albedo, eller evnen til at reflektere solstråling.

"Når Jorden varmer op, det mister havis og absorberer mere af denne solstråling, så i den forstand, tabet af havis kan fremskynde klimaændringer, "Gupta siger." Det, vi kan sige her, er, havisændringer har muligvis ikke en så stærk effekt på kulgasudgassen omkring Antarktis gennem denne afdækning og skyggeeffekt. "

Guptas medforfattere er EAPS -professor Michael "Mick" Follows, og EAPS forsker Jonathan Lauderdale.

Isens rolle

Hver vinter, brede skår i det sydlige hav fryser over, danner enorme havis, der strækker sig ud fra Antarktis i millioner af kvadratkilometer. Antarktis havis rolle i reguleringen af ​​klimaet og kulstofcyklussen har været meget diskuteret, selvom den herskende teori har været, at havis kan fungere som et låg for at forhindre kulstof i havet i at slippe ud til atmosfæren.

"Denne teori tænkes mest på i istiden, da Jorden var meget koldere, og det atmosfæriske kulstof var lavere, "Gupta siger." En af teorierne, der forklarer denne lave kulstofkoncentration, hævder, at fordi det var koldere, et tykt havisedække strakte sig længere ind i havet, blokere kulstofudvekslinger med atmosfæren og effektivt fange det i det dybe hav. "

Gupta og hans kolleger spekulerede på, om en anden effekt end begrænsning også kan være i spil. Generelt, forskerne har søgt at forstå, hvordan forskellige funktioner og processer i havet interagerer med havbiologi såsom fytoplankton. De antog, at der muligvis ville være mindre biologisk aktivitet som følge af, at havis blokerede mikrobernes vitale sollys - men hvor stærk ville denne skyggeeffekt være?

Lige og modsatte

For at besvare det spørgsmål, forskerne brugte MITgcm, en global cirkulationsmodel, der simulerer de mange fysiske, kemisk, og biologiske processer involveret i cirkulationen af ​​atmosfæren og havet. Med MITgcm, de simulerede en lodret skive af havet, der strækker sig over 3, 000 kilometer bred og cirka 4, 000 meter dybt, og med betingelser, der ligner dagens Sydhav. De kørte derefter modellen flere gange, hver gang med en anden koncentration af havis.

"Ved 100 procent koncentration, der er ingen lækager i isen, og det er virkelig komprimeret sammen, kontra meget lave koncentrationer, der repræsenterer løse og sparsomme isflage, der bevæger sig rundt, ”Forklarer Gupta.

De indstiller hver simulering til et af tre scenarier:et hvor kun kapslingseffekten er aktiv, og havis påvirker kun kulstofcyklussen ved at forhindre kulstof i at lække tilbage til atmosfæren; en anden, hvor kun skyggeeffekten er aktiv, og havis blokerer kun sollys fra at trænge ind i havet; og den sidste, hvor både kapsling og skyggeeffekter er i spil.

For hver simulering, forskerne observerede, hvordan de betingelser, de satte, påvirkede den samlede kulstofstrøm, eller mængden af ​​kulstof, der slap ud af havet til atmosfæren.

De fandt ud af, at dækning og skygge havde modsatte virkninger på kulstofcyklussen, reducere mængden af ​​kulstof til atmosfæren i det tidligere tilfælde og øge det i sidstnævnte, med lige store mængder. I de scenarier, hvor begge effekter blev overvejet, den ene annullerede den anden næsten helt, på tværs af en bred vifte af haviskoncentrationer, hvilket ikke medfører nogen væsentlig ændring i kulstofstrømmen. Først da havis var på sin højeste koncentration, havde afdækning kanten, med et fald i kulstof, der slipper ud til atmosfæren.

Resultaterne tyder på, at Antarktis havis effektivt kan fange kulstof i havet, men kun når det isdække er meget ekspansivt og tykt. Ellers, det ser ud til, at havisens skyggeeffekt på de underliggende organismer kan modvirke dets afdækningseffekt.

"Hvis man bare overvejede fysikken og det rene loft, eller kulstofbarriere -idé, det ville være en ufuldstændig måde at tænke på det, "Gupta siger." Dette viser, at vi skal forstå mere af biologien under havis, og hvordan den ligger til grund for denne effekt. "