Южный океан может переключиться с поглощения углекислого газа на его выделение при снижении выбросов

Мировые океаны поглотили примерно 30% антропогенных выбросов углекислого газа, при этом на Южный океан приходится около 40–50% этого поглощения. Процесс происходит благодаря тому, что более холодная вода растворяет CO₂, который затем смешивается и транспортируется в более глубокие слои. Фитопланктон в освещённых поверхностных водах помогает этому процессу, поглощая CO₂ для фотосинтеза и преобразуя углерод в органическое вещество.

Неожиданный эффект снижения выбросов

Учёные не уверены, останется ли Южный океан надёжным поглотителем углерода после снижения выбросов. Хотя климатические модели обычно прогнозируют продолжение поглощения углерода Южным океаном при растущих выбросах, некоторые исследования предполагали, что он может переключиться с поглощения CO₂ на его выделение при сценариях удаления углерода.

Методология исследования

Для оценки реакции Южного океана на сценарии снижения CO₂ команда провела два идеализированных долгосрочных сценария выбросов: один достигающий нулевых чистых выбросов (ZEC) и один включающий устойчивые отрицательные выбросы (NEG) через прямой захват углерода из воздуха. Они сравнили 10 симуляций для каждого сценария и проверили поглощение CO₂ моделью в недавнем прошлом по сравнению с наблюдаемыми оценками.

Результаты симуляций

Симуляции показали, что Южный океан изменяется с скромного поглотителя CO₂ на существенный источник CO₂ в обоих сценариях выбросов. Переключение сохраняется даже по мере снижения атмосферного CO₂, указывая на отложенный ответ, а не на быстрое восстановление. После снижения выбросов CO₂ поглощение в Южном океане быстро снижается, а затем постепенно превращается в чистый источник CO₂.

Симуляции показывают итоговые выбросы CO₂ около 8,6 грамма углерода на квадратный метр в год в симуляции ZEC и 8,5 грамма углерода на квадратный метр в год в симуляции NEG. Для справки: Южный океан поглощал около 2,8 грамма углерода на квадратный метр в год по состоянию на 2001 год.

Механизм переключения

Исследователи обнаружили, что постоянное потепление поверхностных вод Южного океана является основным триггером, а изменяющаяся щёлочность океана служит вторым триггером. Более тёплая вода удерживает меньше CO₂, а широкое снижение щёлочности морской воды также ослабляет химическую способность океана поглощать CO₂. Обе изменения также влияют на парциальное давление CO₂ в воде.

По мере увеличения парциального давления CO₂ в океане градиент давления воздух-море меняется на противоположный (парциальное давление CO₂ в океане становится больше, чем в атмосфере). В этот момент переключение срабатывает, и океан больше не может поглощать CO₂. Вместо этого он начинает выделять его обратно в атмосферу.

Ограничения и неопределённости

Остаётся много неизвестных, и эти симуляции часто не содержат деталей, которые могут повлиять на результат. В данном случае прогнозы химии углерода Южного океана различаются между моделями, а исследование использует только одну. Модель также не учитывает ледяной щит Антарктиды, который может влиять на региональные процессы пресной воды и океана. Кроме того, мы ещё не знаем точно, как будут развиваться реальные выбросы в будущем.

Авторы исследования подчёркивают необходимость «устойчивого многодесятилетнего мониторинга карбонатной системы Южного океана, включая щёлочность, для снижения текущей неопределённости модели и подтверждения длительной эффективности стратегий смягчения последствий изменения климата».

Значение для климатической политики

Исследование повышает осведомлённость о том, что определённые поглотители углерода могут не всегда функционировать как ожидается и даже могут работать против мер по сокращению углерода. Оно также подтверждает, что сокращение выбросов остаётся необходимым и что климатическая система может реагировать с большими задержками, которые затрудняют восстановление.

Это данные исследования, а не медицинский или политический совет.