Учёные обнаружили, что Южный океан выбрасывает значительно больше углекислого газа (CO2) в безлунные антарктические зимы, чем предполагалось ранее. Согласно новому исследованию, эти зимние выбросы CO2 были недооценены на целых 40%.
Исследованием руководили специалисты Второго института океанографии Министерства природных ресурсов (SIO-MNR) и Нанкинского института географии и лимнологии (NIGLAS) Китайской академии наук. Их результаты были опубликованы 5 ноября в научном журнале Science Advances.
Южный океан играет ключевую роль в регуляции глобального углеродного цикла, поглощая значительную долю углерода, выделяемого человеческой деятельностью. Несмотря на его важность, он остаётся «крупнейшим источником неопределённости» в расчётах глобального потока CO2.
Эта неопределённость обусловлена отсутствием зимних наблюдений. В течение многих месяцев в году Южный океан погружён в полную темноту и подвержен экстремальным погодным условиям, что делает прямые измерения практически невозможными. В это время регион превращается в «наблюдательный чёрный ящик». Традиционные спутники, которые зависят от отражённого солнечного света (пассивные датчики) для определения свойств океана, не могут собирать данные в таких условиях, оставляя учёных полагаться на неполные или расчётные модели.
Для преодоления этого ограничения исследователи применили передовой подход, который объединил 14 лет данных, полученных с помощью лазерного спутникового прибора LIDAR (в рамках миссии CALIPSO), с анализом машинного обучения.
LIDAR, в отличие от пассивных датчиков, излучает свои собственные световые сигналы, работая аналогично радару, но используя лазеры вместо радиоволн. Эта технология позволила команде наблюдать за океаном даже во время полярной ночи и создать первую непрерывную, основанную на наблюдениях запись зимнего обмена CO2 в Южном океане. Результаты показали, что более ранние оценки упустили почти 40% зимних выбросов CO2 Южного океана. Профессор Кунь Ши из NIGLAS отметил, что «наши выводы предполагают, что роль Южного океана в глобальном углеродном цикле более сложна и динамична, чем было известно ранее».
Помимо обновления числовых данных, исследование пересматривает представление учёных о движении углерода в Южном океане. Команда представила новую «трёхконтурную модель» для объяснения того, как обмен CO2 варьируется в разных регионах.
В Антарктическом контуре (к югу от 60° ю.ш.) физические факторы, такие как морской лёд и солёность, являются основными движущими силами обмена CO2. В Контуре полярного фронта (45° ю.ш. – 60° ю.ш.) взаимодействие между атмосферным CO2 и биологической активностью (хлорофиллом) становится более значимым. Тем временем в Субполярном контуре (к северу от 45° ю.ш.) доминирующую роль играет температура поверхности моря.
Восполнение этого давнего пробела в данных может привести к созданию более точных глобальных углеродных бюджетов, которые составляют основу климатических прогнозов, используемых такими организациями, как Межправительственная группа экспертов по изменению климата (IPCC).
Это исследование подчёркивает мощь сочетания активных спутниковых датчиков с машинным обучением для изучения самых удалённых и динамичных регионов планеты, открывая новые возможности для круглогодичного понимания климатической системы Земли.
