Глобальное потепление представляет серьёзную угрозу для человеческого общества. Необходимы быстрые и существенные сокращения выбросов парниковых газов для смягчения глобального потепления. Однако одного лишь значительного сокращения выбросов может быть недостаточно для достижения целей по контролю температуры, установленных Парижским соглашением.
Удаление углекислого газа (CDR) — это ключевой подход, который потенциально может сдерживать глобальное потепление. Основная идея заключается в искусственном увеличении наземных или морских поглотителей углерода и снижении концентрации CO₂ в атмосфере, что позволяет достичь глобального охлаждения. Однако сходства и различия в воздействии различных методов CDR на углеродный цикл и климатическую систему представляют собой важный открытый вопрос, имеющий значительную научную ценность.
Исследователи из Laoshan Laboratory и Zhejiang University провели имитационное исследование с использованием модели земной системы, чтобы сравнить сходства и различия в воздействии двух морских методов CDR — океанического железного удобрения (OIF) и искусственного подщелачивания океана (AOA) — на климатическую систему и углеродный цикл. Результаты исследования недавно опубликованы в Atmospheric and Oceanic Science Letters.
Основные выводы исследования
- OIF способствует увеличению морских поглотителей углерода путём добавления железа в морские регионы с высоким содержанием питательных веществ и низким содержанием хлорофилла (например, в Южном океане), что усиливает фотосинтез поверхностного фитопланктона и тем самым увеличивает морские поглотители углерода.
- AOA улучшает щёлочность морской воды путём добавления щелочных материалов (таких как известняк) в океан; благодаря карбонатным химическим процессам этот метод заставляет океан поглощать больше CO₂ из атмосферы.
В работе исследователи использовали сценарий RCP8.5, который представляет собой высокие выбросы CO₂ в будущем, и разработали два набора имитационных экспериментов, чтобы гарантировать, что OIF и AOA способствуют поглощению океаном эквивалентного количества атмосферного CO₂. Результаты моделирования показали, что при достижении одинаковой цели по сокращению выбросов углекислого газа методы OIF и AOA оказывают различное воздействие на морской углеродный цикл из-за фундаментальных различий в механизмах, с помощью которых они увеличивают морские поглотители углерода.
Воздействие на углеродный цикл и климат
- OIF может эффективно увеличивать чистую первичную продуктивность океана, одновременно усиливая поглощение атмосферного CO₂ морским планктоном, тем самым снижая концентрацию CO₂ в атмосфере. Однако этот метод также усугубляет подкисление глубин океана, что приводит к снижению содержания кислорода в мировом океане.
- AOA увеличивает морские поглотители углерода за счёт неорганических химических процессов. Хотя AOA снижает концентрацию CO₂ в атмосфере и способствует глобальному охлаждению, повышение щёлочности морской воды повышает значение pH, что может эффективно смягчить подкисление как в поверхностных, так и в глубоководных слоях океана. Кроме того, влияние AOA на содержание кислорода в мировом океане относительно незначительно.
Это исследование демонстрирует, что даже при достижении одинаковой цели по увеличению морских поглотителей углерода различные искусственные методы CDR оказывают различное воздействие на физические и биогеохимические процессы в земной системе из-за различий в их механизмах.
Предоставлено Институтом атмосферной физики Китайской академии наук.