Η επιφάνεια του ωκεανού απορροφά πολύ περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από ό,τι πιστεύαμε

Πώς ανακαλύψαμε ότι η επιφάνεια του ωκεανού απορροφά πολύ περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως;

Οι ωκεανοί διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην απορρόφηση του διοξειδίου του άνθρακα (CO2) της ατμόσφαιρας και μέχρι στιγμής έχουν λειτουργήσει ως τροχοπέδη για τον πλήρη αντίκτυπο της κλιματικής αλλαγής. Οι τρέχουσες εκτιμήσεις για το CO2 από την ατμόσφαιρα που εξαφανίζεται στον ωκεανό, που συνήθως αναφέρεται ως καταβόθρα CO2 των ωκεανών, υποδηλώνουν ότι περίπου το 25% όλων των ανθρώπινων εκπομπών CO2 έχουν απορροφηθεί από τους ωκεανούς.

Στην πρόσφατη δημοσίευση του περιοδικού μας στο Nature Geoscience , δείξαμε ότι ένα λεπτό στρώμα στην επιφάνεια του ωκεανού που ονομάζεται «δέρμα του ωκεανού», ένα στρώμα πιο λεπτό από μια ανθρώπινη τρίχα, αυξάνει αυτή την πρόσληψη CO2 από τον ωκεανό κατά περίπου 7%. Αυτό ακούγεται σαν μια μικρή διαφορά, αλλά αυτή η πρόσθετη πρόσληψη είναι ισοδύναμη με το CO2 που απορροφάται από ολόκληρο το τροπικό δάσος του Αμαζονίου κάθε χρόνο.

Αυτή η μακροπρόθεσμη πρόσληψη άνθρακα στον ωκεανό έχει αρνητικές επιπτώσεις στην υγεία των ωκεανών. Προκαλεί σιγά σιγά την οξίνιση των ωκεανών - καθώς το θαλασσινό νερό απορροφά περισσότερο CO2, αλλάζει τη χημεία των ωκεανών και μειώνει το pH του, και αυτό δεν μπορεί εύκολα να αντιστραφεί.

Από τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι ένα πιο ψυχρό δέρμα θα ενίσχυε την πρόσληψη CO₂ από τους ωκεανούς. Ως εκ τούτου, οι εκτιμήσεις για την απορρόφηση CO2 που αγνοούν αυτό το αποτέλεσμα θα ήταν ανακριβείς.

Έκτοτε, οι ερευνητές της θερμοκρασίας της επιφάνειας της θάλασσας έχουν δείξει ότι το δέρμα του ωκεανού είναι ελαφρώς πιο δροσερό από τα νερά ακριβώς από κάτω. Αυτό το επιφανειακό δέρμα είναι, κατά μέσο όρο, ~0,17°C πιο ψυχρό. Μια τέτοια αλλαγή θερμοκρασίας αυξάνει τη συγκέντρωση του CO2 σε αυτό το μικροσκοπικό κομμάτι νερού. Αυτό έχει σημασία γιατί αυτό το νερό είναι που έρχεται σε άμεση επαφή με την ατμόσφαιρα.

Επειδή η ανταλλαγή CO2 μεταξύ του ωκεανού και της ατμόσφαιρας ελέγχεται από τη διαφορά συγκέντρωσης μεταξύ της επιφάνειας και του στρώματος του νερού από κάτω, αυτό το πιο ψυχρό δέρμα αυξάνει την απορρόφηση CO2 στον ωκεανό.

Οι Ευρωπαίοι ερευνητές επιβεβαίωσαν αυτές τις διαδικασίες που βασίζονται στη συγκέντρωση το 2007. Χρησιμοποίησαν εξοπλισμό παρόμοιο με ένα ισχυρό μικροσκόπιο με κάμερα για να οπτικοποιήσουν τις συγκεντρώσεις αερίου οξυγόνου μέσα σε αυτά τα μικροσκοπικά στρώματα σε ένα εργαστήριο. Τα τελευταία χρόνια, η επίδραση του επιφανειακού στρώματος στον παγκόσμιο ωκεάνιο άνθρακα έχει αξιολογηθεί χρησιμοποιώντας θεωρία, μοντελοποίηση και δορυφορικές παρατηρήσεις, αλλά μέχρι τώρα, κανείς δεν είχε μετρήσει πραγματικά αυτή την επίδραση στη θάλασσα.

Για να πραγματοποιήσουμε την έρευνά μας, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος μάς βοήθησε να πραγματοποιήσουμε ειδικές μετρήσεις σε δύο ερευνητικά πλοία που συμμετείχαν στις ετήσιες επιστημονικές κρουαζιέρες Atlantic Meridional Transect που φιλοξενούν κάθε χρόνο Βρετανούς και διεθνείς επιστήμονες.

Το 2018, συλλέξαμε δεδομένα από το κιτ μας στο βασιλικό ερευνητικό πλοίο James Clark Ross καθώς ταξίδεψε περίπου 9.000 μίλια (14.500 χλμ.) από το Harwich στη νοτιοανατολική Αγγλία στο Port Stanley στα Φώκλαντς.

Το 2019, ο εξοπλισμός εγκαταστάθηκε στο βασιλικό ερευνητικό πλοίο Discovery που μετέβη από το Σαουθάμπτον του Ηνωμένου Βασιλείου στο Puntas Arenas της Χιλής. Αυτό το πλοίο έπλεε μέσα από πολύ ταραγμένες θάλασσες στον Βόρειο Ατλαντικό και κοντά στα Φώκλαντ, αλλά βίωσε έναν ωκεανό από γυαλί καθρέφτη χωρίς πραγματικά κύματα κοντά στον Ισημερινό, έτσι οι μετρήσεις μας αντανακλούσαν ένα ευρύ φάσμα διαφορετικών θαλάσσιων συνθηκών.

Πάνω, πάνω και μακριά;

Σε κάθε ταξίδι, πραγματοποιήθηκαν δύο σειρές μετρήσεων. Για ένα σύνολο μετρήσεων, χρησιμοποιήσαμε ένα μικρομετεωρολογικό σύστημα για τη μέτρηση της ταχύτητας του ανέμου και της θερμοκρασίας του αέρα, σε συνδυασμό με μετρήσεις ατμοσφαιρικών αερίων. Συλλογικά, αυτό είναι γνωστό ως "σύστημα συνδιακύμανσης δινών" και παρακολουθεί πόσο αέριο CO2 στον αέρα κινείται προς τα πάνω (μακριά από την επιφάνεια) σε αντίθεση με αυτό που κινείται προς τα κάτω. Αυτό μας λέει πόσο CO2 απορροφάται ή εκπέμπεται από τον ωκεανό.

Στο δεύτερο σύνολο μετρήσεων έγινε δειγματοληψία νερού που συλλέχτηκε από έναν σωλήνα εισόδου στο πλοίο. Από αυτό, μετρήσαμε το αέριο στο νερό και τη θερμοκρασία του. Στη συνέχεια το συνδυάσαμε με μια θερμική κάμερα υψηλών προδιαγραφών που μετρά τη θερμοκρασία του δέρματος του ωκεανού.

Μαζί, και τα δύο σετ μετρήσεων θα πρέπει να παρέχουν το ίδιο αποτέλεσμα εάν το δέρμα του ωκεανού δεν είχε καμία επίδραση. Οποιεσδήποτε διαφορές μεταξύ τους αποκάλυψαν πώς το δέρμα του ωκεανού επηρέαζε την καταβόθρα CO2 του ωκεανού.

Οι ακριβείς εκτιμήσεις του CO₂ που απορροφάται από τους ωκεανούς είναι κρίσιμες για τον υπολογισμό του παγκόσμιου άνθρακα. Αυτοί οι υπολογισμοί ποσοτικοποιούν τον τρόπο με τον οποίο ο άνθρακας κινείται στα παγκόσμια συστήματα και χρησιμοποιούνται για την καθοδήγηση της διεθνούς πολιτικής για τη μείωση των εκπομπών.

Ο ωκεανός και η ατμόσφαιρα είναι οι δύο κύριες δεξαμενές άνθρακα που μπορούν να παρατηρηθούν με ακρίβεια. Η ακριβής εκτίμηση αυτών, περιορίζει όλα τα άλλα μέρη του παγκόσμιου υπολογισμού για τις εκπομπές άνθρακα και μας επιτρέπει να αξιολογήσουμε αυτό που ονομάζεται "υπολογισμός που απομένει". Αυτό προσδιορίζει πόσο περισσότερο άνθρακα μπορεί να εκπέμπεται πριν παραβιαστεί ένας συγκεκριμένος κλιματικός στόχος. Είναι σημαντικό ότι δεν μπορούμε να υπολογίσουμε τον άνθρακα που απορροφάται από όλη τη γη στη Γη χωρίς πρώτα να εκτιμήσουμε τον άνθρακα που απορροφάται από τους ωκεανούς. 

Ως εκ τούτου, η πρόσληψη CO₂ από τους ωκεανούς είναι περίπου 7% υψηλότερη θα έχει συνέπειες για ολόκληρο τον παγκόσμιο υπολογισμό άνθρακα και τη φέρουσα ικανότητα της Γης για περαιτέρω εκπομπές.

Καθώς η διάσκεψη κορυφής του ΟΗΕ για το κλίμα, Cop29, πλησιάζει στο Αζερμπαϊτζάν, αυτή η έρευνα βοηθά στον ακριβέστερο προσδιορισμό του προβλήματος των εκπομπών CO₂. Οι ειδικοί για το κλίμα θα πρέπει να επανεκτιμήσουν τον παγκόσμιο υπολογισμό άνθρακα για να αντικατοπτρίζουν τα νέα μας ευρήματα και αυτή η πρόσθετη απορρόφηση των ωκεανών θα προκαλέσει ανισορροπία , υποδεικνύοντας πιθανώς ότι η χερσαία δεξαμενή άνθρακα είναι μικρότερη από ό,τι πιστεύεται σήμερα, επομένως λιγότερο αποτελεσματική στην απομάκρυνση της ατμοσφαιρικής εκπομπών.

Οι ωκεανοί που απορροφούν περισσότερες από τις εκπομπές άνθρακα από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως ακούγεται θετικό. Αλλά αυτά τα νέα σημαίνει ότι η κλιματική αλλαγή, μαζί με άλλες ανθρώπινες δραστηριότητες, όπως η υπερβολική αλιεία και η ρύπανση, ασκούν αυξημένη πίεση στην υγεία των ωκεανών. Θα μπορούσε επίσης να σημαίνει ότι η ικανότητα της ξηράς να απορροφά CO₂ έχει υπερεκτιμηθεί και ότι θα πρέπει να δοθεί μεγαλύτερη προσοχή στη διατήρηση των οικοσυστημάτων των ωκεανών.

Καθώς αυξάνεται η ανάγκη μείωσης των εκπομπών και επίτευξης στόχων μείωσης, οι γνώσεις σχετικά με το πώς λειτουργεί το δέρμα του ωκεανού θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς θα ανταποκριθεί ο ωκεανός στις εκπομπές μας. 

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα The Conversation 

περισσότερα,

Enhanced ocean CO2 uptake due to near-surface temperature gradients

Daniel J. Ford, Jamie D. Shutler, Javier Blanco-Sacristán, Sophie Corrigan, Thomas G. Bell, Mingxi Yang, Vassilis Kitidis, Philip D. Nightingale, Ian Brown, Werenfrid Wimmer, David K. Woolf, Tânia Casal, Craig Donlon, Gavin H. Tilstone & Ian Ashton 

Nature Geoscience 

https://phys.org/news/2024-11-ocean-surface-absorbs-carbon-dioxide.html#google_vignette