Группа учёных обнаружила, что в тёмную австральную зиму Южный океан выделяет значительно больше углекислого газа (CO₂), чем считалось ранее. Их новое исследование показывает, что эта зимняя эмиссия была недооценена на целых 40%.
Команда исследователей
Команда состоит из учёных из Второго института океанологии Министерства природных ресурсов (SIO-MNR) и Нанкинского института географии и лимнологии (NIGLAS) Китайской академии наук. Их результаты были опубликованы в журнале Science Advances.
Роль Южного океана в глобальном углеродном цикле
Южный океан играет ключевую роль в глобальном круговороте углерода, поглощая значительную часть CO₂, вызванного деятельностью человека. Однако он остаётся «крупнейшим источником неопределённости» в оценках глобальных потоков CO₂.
Проблема неполных данных
Эта неопределённость связана с критическим дефицитом данных. Скрытый полярной тьмой и бушующими суровыми погодными условиями, регион становится «чёрным ящиком для наблюдений». Традиционные спутники, которые используют солнечный свет (пассивные датчики) для измерения свойств океана, в этот период непригодны, что вынуждает учёных полагаться на неполные модели.
Инновационная методология
Чтобы решить эту задачу, команда использовала инновационную методологию, объединив 14 лет данных со спутника LIDAR (в рамках миссии CALIPSO) с машинным обучением.
В отличие от пассивных датчиков, LIDAR — это активный датчик, который работает как радар, но использует лазер, несущий собственный источник света. Это позволило исследователям «видеть» в темноте и впервые провести круглогодичную оценку этих критически важных зимних потоков на основе наблюдений.
Результаты исследования
Исследование подтвердило недооценку зимнего источника CO₂ на 40%. «Наши результаты показывают, что роль Южного океана в глобальном круговороте углерода более сложна и динамична, чем считалось ранее», — сказал профессор Ши Кун из NIGLAS.
Новое понимание углеродного цикла
Результаты не только пересматривают цифры, но и меняют фундаментальное понимание того, как функционирует углеродный цикл в Южном океане. Команда предложила новую «трёхконтурную модель» для механического объяснения различных процессов, контролирующих обмен CO₂ на разных широтах.
Физические процессы в обмене CO₂
В Антарктическом цикле (к югу от 60° южной широты) обмен CO₂ определяется физическими процессами, такими как динамика морского льда и солёность. В Полярном фронтальном цикле (45°–60° южной широты) выявлено сложное взаимодействие между атмосферным CO₂ и биологической активностью (хлорофиллом). В Субполярном цикле (к северу от 45° южной широты) обмен CO₂ в основном контролируется температурой поверхности моря.
Последствия для глобального углеродного бюджета
Исправление этого пробела имеет значение для глобального углеродного бюджета, который служит основой для климатических моделей, используемых такими организациями, как Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC), для прогнозирования будущих климатических сценариев.
Инновационное применение активного дистанционного зондирования
Эта работа подчёркивает инновационное применение активного дистанционного зондирования в глобальных климатических исследованиях.
Предоставлено
[Китайская академия наук](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/)