Mighty Carbon Sink: Södra havet absorberar 25 % mer CO2 än tidigare trott

Forskare har upptäckt att södra oceanens förmåga att absorbera CO₂ är 25 % högre än tidigare uppskattningar som föreslagits.

Direkta luft-havsmätningar indikerar att tidigare modeller underskattade CO₂ upptagande, vilket belyser behovet av mer exakta klimatbedömningar.

Förbättrade mättekniker avslöjar högre CO₂ Absorption

Ny forskning ledd av University of East Anglia (UEA) och Plymouth Marine Laboratory (PML) har funnit att södra oceanen absorberar mer koldioxid (CO)₂) än tidigare trott.

Med hjälp av direkta mätningar av CO₂ utbyte, eller flöden, mellan luft och hav, fann forskarna att havet runt Antarktis absorberar 25 % mer CO₂ än tidigare indirekta uppskattningar baserade på fartygsdata har föreslagit.

Avvikelser i tidigare CO₂ Sink uppskattningar

Södra oceanen spelar en stor roll för att absorbera CO₂ släpps ut av mänskliga aktiviteter, en process som är avgörande för att kontrollera jordens klimat. Det finns dock stora osäkerheter i storleken och variationen i detta flöde.

Fram till nu har det uppskattats med hjälp av mätningar ombord, såsom de som samlats in för Surface Ocean CO₂ Atlas (SOCAT) från forskningsfartyg och segeldrönare, data från profilering av flottörer utplacerade i havet och globala havsbiogeokemimodeller. Dessa olika tillvägagångssätt har gett stora variationer i uppskattningar.

Framsteg inom observationsmetoder

Den här nya studien använde en ny teknik som kallas eddy covariance – med flödessystem monterade på fartygens förmastar – för att direkt mäta luft-sjö CO₂ flöden under sju forskningskryssningar i regionen.

Resultaten – publicerade i tidskriften Vetenskapens framsteg — visa sommaren Södra oceanen kommer sannolikt att vara en stark CO₂ sjunka, utmanar de mycket svagare uppskattningarna baserade på flytdata och modellsimuleringar, som författarna säger ”avsevärt underskattar” den observerade CO₂ upptag.

Författarna hävdar att denna skillnad kan förklaras genom att överväga temperaturvariationer i det övre havet och en begränsad upplösning, till exempel medelvärde över en för lång tidsskala eller provtagning över ett för stort intervall, och tillägger att nuvarande modeller och flytdata inte tar hänsyn till för små, intensiva CO₂ upptagshändelser.

Implikationer av nya rön för klimatmodeller

Huvudförfattaren Dr. Yuanxu Dong, från UEA:s Center for Ocean and Atmospheric Sciences (COAS) och PML, är för närvarande på GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel, finansierat av ett Humboldt Foundation-stipendium. Han sa: ”Detta är första gången ett stort antal direkt luft-havs-CO₂ Fluxobservationer har använts för att bedöma befintliga flödesprodukter i södra oceanen. Våra fynd ger direkta observationsbevis för att detta hav kan ta upp mer CO₂ än tidigare känt.

”Exakt kvantifiering av södra oceanens CO₂ sjunka är avgörande för bedömningen av jordens klimat. Det är dock den mest osäkra regionen när det gäller uppskattningen av dess CO₂ sjunkkapacitet.

”Vår studie minskar denna osäkerhet och förbättrar förståelsen av södra oceanens CO₂ upptag, och vi rekommenderar att framtida uppskattningar bör inkludera temperaturjusteringar och rekonstruktion och modellering med högre upplösning.”

Framtida riktningar och förbättringar av mättekniker

Teamet, som även inkluderade forskare vid Alfred Wegener- och Max Planck-instituten i Tyskland, Flanders Marine Institute i Belgien och University of Hawai’i i USA, undersökte inkonsekvenser i den befintliga CO₂ flödesuppskattningar, använde sedan virvelkovariansflödesobservationer för att bedöma de olika datamängderna.

Kryssningsdata omfattade cirka 3300 timmar – cirka 175 dagar – av mätningar under den antarktiska sommaren 2019 och 2020, definierad som november till april i studien, över ett område med mycket dynamiska frontalzoner. Mätningar gjordes varje timme jämfört med till exempel ungefär var tionde dag för de från flöten.

Dr. Mingxi Yang, medförfattare till studien och kemisk oceanograf vid PML, sa: ”Södra oceanen är en viktig sänka av CO_2, men storleken och placeringen av denna havsupptagning är osäkra. PML:s autonoma och högfrekventa virvel-kovarianssystem har avsevärt ökat antalet direkta luft-sjö-CO₂ flödesmätningar i denna region.

”Det här dokumentet erbjuder den första jämförelsen mellan direkt CO₂ flödesmätningar och uppskattningar från grova dataprodukter och globala modeller i stor rumslig/temporär skala. Det har hjälpt till att validera dessa och belysa sätt att förbättra dem.”

Utmaningar och möjligheter för att expandera CO₂ Fluxobservationer

Brist på vinterdata är ett allmänt problem med fartyg på grund av svårigheten att komma åt regionen vid den tiden, vilket flottningarna delvis åtgärdar. Genom att erkänna att deras kryssningsdata bara täcker vissa delar av södra oceanen på sommaren, säger författarna att fortsatta ansträngningar för högkvalitativa observationer är väsentliga för att förbättra uppskattningarna av luft-havs-CO₂ flöden.

Detta kan inkludera en utökning av mätningarna till fler fartyg och ytterligare utplacering av bojar och segeldrönare, särskilt under vintersäsongen. Ytterligare observationer på vintern från obevakade plattformar kan också hjälpa till att fylla det säsongsbetonade datagapet.

Prof Tom Bell, medförfattare och PML Ocean-Atmosphere Biogeochemist, tillade: ”Vi har nyligen flyttat vårt flödessystem till den nya isbrytaren, RRS Sir David Attenborough, och samlade in den första uppsättningen flödesmätningar under en forskningskryssning i Weddellhavet tidigare i år. Vi siktar på att fortsätta detta värdefulla arbete under de kommande åren, vilket är avgörande för att övervaka det nuvarande klimatet och förutsäga framtida förändringar.”

Slutsats och uppmaning till handling

Forskarna varnar också för att mängden CO ombord på havsytan₂ mätningarna har minskat drastiskt de senaste åren, delvis på grund av covid-pandemin, men också på mindre finansiering. Antalet årliga datamängder i SOCAT minskade till exempel med 35 % från 2017 till 2021 – och 40 % för södra oceanen.

Dr Dorothee Bakker, från UEA:s COAS och ordförande för SOCAT, sa: ”Det finns ett verkligt behov av varaktig och utökad finansiering av CO₂ mätningar och deras SOCAT-syntes, för att begränsa Southern Ocean CO₂ upptagande, för att stödja Världsmeteorologiska organisationens Global Greenhouse Gas Watch övervakningsinitiativ och för att informera om klimatpolitiken.”

Arbetet stöddes av finansiering från China Scholarship Council, Storbritanniens Natural Environment Research Council (NERC) och Europeiska rymdorganisationen.