В мире, затронутом изменением климата, Южный океан играет значительную роль. Он поглощает до 40% выбросов углекислого газа, вызванных деятельностью человека, и при этом является домом для одних из самых уязвимых экосистем в мире.
Понимание этих экосистем и того, как они меняются, имеет решающее значение, но сопряжено с трудностями. Закономерности и тенденции в этом удалённом, хаотичном океане часто скрыты за краткосрочными колебаниями. Единственный способ увидеть сквозь шум — это проводить устойчивые измерения год за годом, десятилетиями.
В сердце Южного океана есть жёлто-синяя конструкция размером с автомобиль, плавающая на поверхности. Может показаться, что в ней нет ничего особенного, но это верхушка огромной подводной обсерватории, которая следит за пульсом этого региона почти три десятилетия.
Известная как Southern Ocean Time Series (SOTS), эта обсерватория выдерживает ветры циклона и волны высотой до 18 метров. Знания, которые она предоставляет, были собраны в нескольких недавних исследованиях, в том числе в одном, только что опубликованном в журнале Ocean Science.
Основанная в 1997 году исследователем CSIRO Томом Траллом, обсерватория состоит из двух автоматизированных глубоководных причалов примерно в 500 километрах к юго-западу от Тасмании. Привязанные ко дну моря на глубине 4500 метров, эти причалы обслуживаются ежегодными рейсами исследовательского судна CSIRO Investigator из Хобарта.
Вместе они наблюдают за всей водной толщей, от покрытой волнами поверхности до глубин. Программа SOTS, которой уже 28 лет, является самой продолжительной программой наблюдений в открытом Южном океане.
Единственным видимым признаком обсерватории является жёлтый причал на поверхности, известный как Southern Ocean Flux Station. На нём установлен ряд из 30 различных атмосферных и погодных датчиков. Они передают данные о погоде практически в реальном времени, используемые в прогнозах Бюро метеорологии.
Ниже поверхности находится автоматизированный пробоотборник воды и около 40 датчиков, установленных вдоль причальных линий на глубине 4500 метров. К плавучей лаборатории присоединяется ещё один причал, состоящий из трёх больших воронок, которые перехватывают опускающиеся частицы морской воды на пути к морскому дну.
Недавно опубликованное исследование использует данные обсерватории с 1997 по 2022 год для количественной оценки того, как тепло и углерод попадают в океан, и как структура экосистемы меняется в зависимости от сезонов. Эти результаты показывают, насколько важны крошечные морские растения, известные как фитопланктон. Они контролируют количество атмосферного углекислого газа, попадающего в океан. Это можно напрямую связать с тем, сколько углерода на самом деле попадает в глубинные слои океана и надолго там задерживается — этот процесс известен как «биологический насос».
В то же время мы выясняем, что контролирует популяции фитопланктона и их способность помогать этой части океана поглощать больше углерода. Другие исследования, проведённые на сайте SOTS, опубликованные ранее в этом году, показывают, как именно морская жизнь в этом регионе неразрывно связана с важным, но редким микроэлементом в морской воде — железом.
Программа SOTS также помогает учёным обнаруживать изменения в химическом составе Южного океана, такие как подкисление океана из-за повышения уровня углекислого газа в атмосфере. Она также позволяет измерять, как углерод поглощается морем, как морские экосистемы помогают накапливать этот углерод на глубине и как сильные ветры способствуют снабжению этих экосистем жизненно важными питательными веществами.
Обсерватория даже стала местом открытия нового морского вида. Все эти результаты возможны благодаря долговечности и постоянному финансированию программы SOTS. Она предоставляет достаточно данных, уходящих далеко в прошлое, и заполняет пробелы, которые не могут предоставить спутники.
Без целенаправленного долгосрочного мониторинга у нас не было бы базовой линии для отслеживания изменения климата и было бы слабое понимание погодных систем и экосистем в этой важной части мира. Это также способствует нашей способности прогнозировать ежедневную погоду в Австралии и долгосрочный климат.
Но ценность SOTS выходит далеко за пределы Южного океана. Наша национальная программа мониторинга вносит вклад в глобальные сети в рамках международных скоординированных усилий по наблюдению, пониманию и прогнозированию погоды и климата. Это помогает нам подготовиться к экстремальным явлениям, которые станут более частыми.