Океан играет ключевую роль в поддержании жизни на Земле, обеспечивая около 50% необходимого человечеству кислорода, поглощая 25% всех выбросов углекислого газа и улавливая примерно 90% избыточного тепла, которое возникает в результате этих выбросов. Таким образом, он функционирует не только как «легкие планеты», но и как крупнейший «поглотитель углерода», что делает его жизненно важным буфером в борьбе с последствиями изменения климата. Это подчеркивает центральное значение океана в снижении глобальных выбросов парниковых газов и в стабилизации климатических условий на нашей планете.
Исследования, проведенные учеными из Университета Восточной Англии и Плимутской морской лаборатории, выявили, что Южный океан поглощает значительные объемы углекислого газа. Тем не менее, точное количество поглощенного СО2 долгое время оставалось неопределенным. Исследователи использовали данные, собранные с исследовательских судов, беспилотных летательных аппаратов и специализированных платформ, размещенных в океане, чтобы создать глобальные модели биохимических процессов в водоемах. Однако различные методы анализа давали неоднозначные результаты.
Для решения этой проблемы авторы нового исследования применили инновационную методику, известную как «вихревая ковариация». Этот метод позволяет оценивать турбулентный обмен водой между землей и атмосферой, основываясь на данных с датчиков, установленных над выращиваемыми культурами. Использование вихревой ковариации предоставляет возможность более точно анализировать воздействие различных растений, исключая искажения, возникающие из-за неоднородности поверхности почвы.
В данном исследовании для анализа использовались данные потоковых систем, установленных на фок-мачтах исследовательских судов, что дало возможность напрямую измерить уровень углекислого газа как в атмосфере, так и в воде во время экспедиций по Южному океану.
Измерения проводились в антарктическое лето 2019 и 2020 годов, и полученные результаты подтвердили, что в этот период Южный океан активно поглощает углекислый газ, причем объем поглощения оказался на 25% выше, чем ранее оценивалось. Ученые настоятельно рекомендуют учитывать эти данные при разработке климатических моделей в будущем.
Климатические модели представляют собой математические модели климатической системы и реализуются в виде программного обеспечения, работающего на мощных компьютерах. Одним из факторов, повышающих надежность этих моделей, является то, что их основы опираются на доказанные физические законы, такие как законы сохранения массы, энергии и импульса, а также на широкий спектр наблюдений.
Существуют достаточные доказательства того, что климатические модели могут давать надежные количественные оценки будущих изменений климата, особенно в рамках континентов и более обширных регионов. Эта надежность базируется как на общепринятых физических принципах, так и на способности моделей воспроизводить наблюдаемые особенности современного климата и изменения, происходившие в прошлом. Тем не менее, уверенность в результатах моделирования варьируется: для некоторых климатических переменных, таких как температура, она выше, чем для других, например, для количества осадков. Со временем климатические модели систематически предоставляли достоверную и ясную картину значительного потепления, возникающего в ответ на увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере.
Деятельность человека существенно изменила химический состав океана, в частности, привела к увеличению кислотности его поверхностных вод из-за выбросов углекислого газа. Этот процесс называется подкислением океана, и он ведет к снижению водородного показателя морской воды. В отличие от чистой воды, океанская вода изначально имеет слегка щелочной характер, однако сегодня кислотность океана увеличилась на примерно одну треть по сравнению с показателями доиндустриального периода.
Подкисление океана представляет серьезную угрозу для морских экосистем. В условиях повышенной кислотности морские организмы могут столкнуться с необходимостью тратить больше энергии на важные физиологические процессы, такие как размножение и рост. Это может привести к нарушению стабильности пищевых цепей, что в свою очередь окажет негативное влияние на сообщества людей, которые зависят от океана как источника дохода и продовольствия. По оценкам, жизнедеятельность более трех миллиардов человек непосредственно связана с биологическим разнообразием морских и прибрежных экосистем.
