ووجد الباحثون أن قدرة المحيط الجنوبي على امتصاص ثاني أكسيد الكربون أعلى بنسبة 25% من التقديرات السابقة. وتظهر القياسات المباشرة من الجو إلى البحر أن النماذج السابقة قللت من تقدير امتصاص ثاني أكسيد الكربون، مما يسلط الضوء على الحاجة إلى تقييمات مناخية أكثر دقة.
نظام التدفق الذي يجمع البيانات لهذه الدراسة قيد الاستخدام حاليًا على سفينة الأبحاث الجديدة، RRSS Sir David Attenborough. تُظهر الصورة نظام تدفق ثاني أكسيد الكربون الذي تستخدمه RRSS Sir David Attenborough أثناء رحلتها البحثية في القارة القطبية الجنوبية في عام 2024. مصدر الصورة: Tom Bell/PML
وجد بحث جديد أجرته جامعة إيست أنجليا (UEA) ومختبر بليموث البحري (PML) أن المحيط الجنوبي يمتص ثاني أكسيد الكربون (CO2) أكثر مما كان يعتقد سابقًا.
من خلال القياس المباشر لتبادل أو تدفق ثاني أكسيد الكربون بين الهواء والمحيطات، وجد العلماء أن المحيط حول القارة القطبية الجنوبية يمتص ثاني أكسيد الكربون بنسبة 25٪ أكثر مما تم تقديره سابقًا بشكل غير مباشر بناءً على بيانات السفن.
ويلعب المحيط الجنوبي دورًا مهمًا في امتصاص ثاني أكسيد الكربون المنبعث من الأنشطة البشرية، وهي عملية حاسمة للتحكم في مناخ الأرض. ومع ذلك، هناك شكوك كبيرة بشأن حجم هذا التدفق وتنوعه.
حتى الآن، تم تقديره باستخدام قياسات على متن السفن مثل البيانات التي تم جمعها من سفن الأبحاث والسفن الشراعية غير المأهولة لأطلس ثاني أكسيد الكربون لسطح المحيط (SOCAT)، والبيانات التي تم الحصول عليها من عوامات التحديد المنتشرة في المحيط، والنماذج البيوجيوكيميائية العالمية للمحيطات. تؤدي هذه الطرق المختلفة إلى اختلافات كبيرة في نتائج التقدير.
استخدمت الدراسة الجديدة تقنية جديدة تسمى التغاير الدوامي - وهو نظام تدفق مثبت على مقدمة السفينة - لقياس تدفق ثاني أكسيد الكربون بين الجو والمحيطات بشكل مباشر خلال سبع رحلات استكشافية في المنطقة.
تشير النتائج، التي نُشرت في مجلة Science Advances، إلى أن المحيط الجنوبي من المحتمل أن يكون مخزنًا قويًا لثاني أكسيد الكربون في الصيف، مما يلقي بظلال من الشك على تقديرات أضعف بكثير بناءً على بيانات العوالق ومحاكاة النماذج، والتي يقول المؤلفون إنها "تقلل بشكل كبير" من الكمية المرصودة من امتصاص ثاني أكسيد الكربون.
يقترح الباحثون أن هذا الاختلاف يمكن تفسيره من خلال الأخذ في الاعتبار التغيرات في درجات الحرارة في الجزء العلوي من المحيط والدقة المحدودة، مثل المقاييس الزمنية المتوسطة الطويلة جدًا، أو فترات أخذ العينات الكبيرة جدًا.
آثار النتائج الجديدة على النماذج المناخية
يعمل المؤلف الرئيسي الدكتور Yuanxu Dong من مركز UEA لعلوم المحيطات والغلاف الجوي (COAS) وPML حاليًا في مركز GEOMAR Helmholtz للأبحاث البحرية في كيل، والذي يتم تمويله من خلال منحة مؤسسة Humboldt. وقال: "هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام عدد كبير من عمليات رصد تدفق ثاني أكسيد الكربون من الجو إلى المحيط لتقييم منتجات التدفق الموجودة في المحيط الجنوبي. وتقدم نتائجنا دليلاً رصديًا مباشرًا على أن المحيط الجنوبي قد يمتص ثاني أكسيد الكربون أكثر مما تم التعرف عليه سابقًا.
"يعد القياس الكمي الدقيق لحوض ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي أمرًا بالغ الأهمية لتقييم مناخ الأرض. ومع ذلك، فإن المحيط الجنوبي هو المنطقة التي تعاني من أكبر قدر من عدم اليقين في تقديرات سعة امتصاص ثاني أكسيد الكربون. وتقلل دراستنا من عدم اليقين هذا وتحسن فهم امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي، ونوصي بأن تتضمن التقديرات المستقبلية تعديلات في درجة الحرارة وإعادة البناء والنمذجة بدقة أعلى."
قام فريق البحث، الذي ضم أيضًا علماء من معهد ألفريد فيجنر ومعهد ماكس بلانك في ألمانيا، ومعهد فلاندرز لعلوم المحيطات في بلجيكا، وجامعة هاواي في الولايات المتحدة، بالتحقيق في التناقضات في تقديرات تدفق ثاني أكسيد الكربون الحالية، ثم استخدم ملاحظات تدفق التغاير الدوامي لتقييم مجموعات مختلفة من البيانات.
غطت بيانات الرحلة ما يقرب من 3300 ساعة (حوالي 175 يومًا) من القياسات في صيف القارة القطبية الجنوبية لعامي 2019 و2020، والتي تم تحديدها في الدراسة على أنها من نوفمبر إلى أبريل من العام التالي، ومنطقة القياس هي منطقة أمامية ديناميكية للغاية. يتم أخذ القياسات كل ساعة، مقارنة بقياسات العوامة كل 10 أيام تقريبًا.
وقال الدكتور مينغشي يانغ، المؤلف المشارك في الدراسة، عالم المحيطات الكيميائي في PML: "المحيط الجنوبي هو مخزن مهم لثاني أكسيد الكربون، ولكن حجم وموقع امتصاص المحيط لثاني أكسيد الكربون غير مؤكد". "لقد أدى نظام التباين المشترك الدوامي عالي التردد المستقل الخاص بـ PML إلى زيادة كبيرة في عدد قياسات تدفق ثاني أكسيد الكربون المباشرة بين الهواء والمحيطات في المنطقة. هذه الورقة هي الأولى من نوعها التي تقارن القياسات المباشرة لتدفق ثاني أكسيد الكربون على نطاقات مكانية وزمانية كبيرة مع تقديرات من منتجات البيانات الخشنة والنماذج العالمية. وهي تساعد في التحقق من صحة هذه البيانات وتلقي الضوء على طرق تحسينها."
التحديات والفرص لتوسيع عمليات مراقبة تدفق ثاني أكسيد الكربون
يعد نقص البيانات الخاصة بفصل الشتاء مشكلة شائعة للقوارب نظرًا لصعوبة الوصول إلى المنطقة في ذلك الوقت، ويمكن للعوامات أن تحل هذه المشكلة جزئيًا. يعترف المؤلفون بأن بيانات الرحلات البحرية الخاصة بهم لا تغطي سوى جزء من المحيط الجنوبي خلال فصل الصيف، لكنهم يقولون إن استمرار الجهود لإنتاج عمليات رصد عالية الجودة أمر بالغ الأهمية لتحسين تقديرات تدفقات ثاني أكسيد الكربون من الجو إلى البحر.
ويمكن أن يشمل ذلك توسيع عمليات المسح لتشمل المزيد من السفن ومواصلة نشر العوامات والسفن الشراعية غير المأهولة، خاصة خلال فصل الشتاء. كما أن المزيد من عمليات الرصد خلال فصل الشتاء من خلال منصات غير مأهولة ستساعد أيضًا في سد فجوات البيانات الموسمية.
وأضاف البروفيسور توم بيل، المؤلف المشارك للورقة البحثية وعالم الكيمياء الحيوية البحرية والغلاف الجوي في PML: "لقد قمنا مؤخرًا بنقل نظام التدفق إلى كاسحة الجليد الجديدة RRSS Sir David Attenborough وجمعنا أول مجموعة من قياسات التدفق خلال رحلة بحثية في بحر ويدل في وقت سابق من هذا العام. ونحن نهدف إلى مواصلة هذا العمل القيم على مدى السنوات المقبلة، وهو أمر بالغ الأهمية لرصد المناخ الحالي والتنبؤ بالتغيرات المستقبلية".
الاستنتاج والدعوة إلى العمل
ويحذر الباحثون أيضًا من أن عدد قياسات ثاني أكسيد الكربون السطحي للمحيطات المحمولة على متن السفن قد انخفض بشكل حاد في السنوات الأخيرة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى جائحة كوفيد، ولكنه يرتبط أيضًا بانخفاض التمويل. على سبيل المثال، انخفض عدد مجموعات البيانات السنوية لـ SOCAT بنسبة 35% من عام 2017 إلى عام 2021، وللمحيط الجنوبي بنسبة 40%.
الدكتورة دوروثي باكر من مركز دراسات الغلاف الجوي (COAS) في جامعة الطاقة بالمملكة المتحدة، هي رئيسة SOCAT: "للحد من امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي، ودعم برنامج المراقبة العالمي لغازات الدفيئة التابع للمنظمة العالمية للأرصاد الجوية، وتوجيه سياسة المناخ، نحتاج حقًا إلى تمويل مستمر وموسع لقياسات ثاني أكسيد الكربون السطحي للمحيطات وتوليف SOCAT الخاص بها."
تم تجميعها من /ScitechDaily