Исследования ледяных кернов в Антарктиде проливают новый свет на роль морского льда для углеродного баланса.
Новые результаты исследований подчеркивают решающую роль, которую морской лед во всем Южном океане играл для атмосферного CO2 во времена быстрого изменения климата в прошлом. Международная группа ученых при участии Боннского университета показала, что сезонный рост и разрушение морского льда в потеплении мира увеличивает биологическую продуктивность морей вокруг Антарктиды, извлекая углерод из атмосферы и храня его в глубоком океане. , Этот процесс помогает объяснить давний вопрос о явной паузе в 1900 лет в росте СО2 в период, известный как реверс холодной Антарктики. Результаты исследований уже опубликованы в журнале Nature Geoscience .
Южный океан, окружающий удаленный континент Антарктиды, является одним из наиболее важных, но недостаточно изученных компонентов глобального углеродного цикла. Захватив половину всего связанного с человеком углерода, который имеет
Патриот Хиллз Диаграмма
Диаграмма показывает Патриот Хиллс (слева) и голубое ледяное поле Долины Подковы (справа), где более старый лед выталкивается на поверхность. Предоставлено: © Мэтью Харрис.
до настоящего времени, вошедший в океан, Южный океан имеет решающее значение для регулирования антропогенного CO2. Поэтому понимание процессов, которые определяют его эффективность как поглотителя углерода во времени, имеет важное значение для уменьшения неопределенности в климатических прогнозах.
После последнего ледникового периода, около 18 000 лет назад, мир естественным образом перешел в теплый межледниковый мир, в котором мы живем сегодня. В течение этого периода содержание CO2 быстро росло с 190 до 280 частей на миллион в течение 7000 лет. Это повышение не было устойчивым и было прервано быстрыми подъемами и прерывистыми плато, отражающими различные процессы в глобальном углеродном цикле.
Антарктический холодный поворот
Выделяется один период: 1900-летнее плато с почти постоянными уровнями СО2 при 240 ppm, начавшееся около 14 600 лет назад и названное антарктическим изменением холода Причина этого плато остается неизвестной, но понимание процессов может иметь решающее значение для улучшения прогнозов, касающихся обратных связей между климатом и углеродом.
«Мы обнаружили, что в кернах отложений, расположенных в зоне морского льда в Южном океане, биологическая продуктивность увеличилась в этот критический период, тогда как она снизилась к северу от зоны морского льда», — говорит Майкл Вебер, соавтор статьи. учиться в Институте наук о Земле при Боннском университете. «Теперь было важно выяснить, как климатические записи на антарктическом континенте отражают этот критический период времени».
Голубое ледяное поле Долина подковы
Поверхность поля голубого льда в подковообразной долине подвергается ветровой эрозии. Возведенные слои показывают более молодой лед справа и более старый лед слева. Предоставлено: © Chris Turney
Чтобы решить этот вопрос, исследователи из Университета Кила, Великобритания, и Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее, Австралия, отправились в район Голубого льда Патриот-Хиллз, чтобы получить новые записи морских биомаркеров, захваченных в ледяных кернах. Крис Фогвилл, ведущий автор исследования из Университета Кила, говорит, что «причина этого длинного плато в глобальных уровнях CO2 в атмосфере может иметь основополагающее значение для понимания потенциала Южного океана для снижения уровня CO2 в атмосфере. Хотя недавние сокращения выбросов в результате пандемии Covid-19 показали, что мы можем сократить выбросы CO2, нам необходимо понять, каким образом уровни CO2 стабилизируются естественными процессами, поскольку они могут быть ключом к ответственному развитию геоинженерных подходов и остаются основополагающими для достижения нашей приверженности Парижскому соглашению ».
Горизонтальный анализ керна льда
Области голубого льда создаются сильными катабатическими ветрами высокой плотности, которые эффективно разрушают верхний слой снега и обнажают лед под ним. В результате лед поднимается на поверхность, обеспечивая доступ к древнему льду ниже. В то время как большинство исследователей Антарктики углубляются в лед для отбора проб с помощью обычного ледяного керна, эта команда использовала другой метод: горизонтальный анализ керна льда. Крис Турни (UNSW, Сидней) говорит: «Вместо того, чтобы сверлить километры в лед, мы можем просто пройти по синей ледяной области, чтобы путешествовать во времени. Это дает возможность отобрать большие объемы льда, необходимые для изучения новых органических биомаркеров и ДНК, которые были перенесены из Южного океана в Антарктиду и сохранены в голубом льду ».
Результаты продемонстрировали заметное увеличение числа и разнообразия морских организмов в течение 1900-летнего периода плато СО2, чего раньше никогда не наблюдалось. Команда также провела климатическое моделирование, показав, что этот период совпал с наибольшим сезонным изменением протяженности морского льда с лета до зимы. Вместе с морскими ядрами эти данные являются первым свидетельством увеличения показателей биологической продуктивности и позволяют предположить, что процессы в антарктической зоне Южного океана могли вызвать плато CO2.
Команда будет использовать эту работу для поддержки разработки климатических моделей, которые стремятся улучшить наше понимание будущих изменений климата. Включение процессов морского льда, которые контролируют обратную связь между климатом и углеродом, в модели нового поколения будет иметь решающее значение для снижения неопределенности, связанной с климатическими прогнозами, и поможет обществу адаптироваться к будущему потеплению.
Статья: «Поглощение углерода в Южном океане усиливается за счет обратных связей морского льда в результате реверсирования Антарктического холода». Авторы: CJ Fogwill, CSM Turney, L. Menviel, A. Baker, ME Weber, B. Ellis, ZA Thomas, NR Golledge, D. Etheridge М. Рубино, Д. П. Торнтон, Т. Д. ван Оммен, А. Д. Мой, М. А. Курран, С. Дэвис, М. И. Берд, Н. К. Мунксгаард, К. М. Рутс, Х. Миллман, Дж. Вохра, А. Ривера, А. Макинтош, Дж. Пайк И.Р. Холл, Э.А. Бэгшоу, Э. Рейнсли, К. Бронк-Рамси, М. Монтенари, А.Г. Кейдж, М.Р.П. Харрис, Р. Джонс, А. Пауэр, Дж. Лав, Дж. Янг, Л.С. Вейрич и А. Купер, 22 июня 2020, Природоведение .