Ако се постигне спад на емисиите CO2, Южният океан може да стане източник на въглерод

Южният океан може да се превърне от поглъщател на въглерод в източник на въглерод, ако се смекчат тенденциите на глобалното затопляне.

Плановете за ограничаване на покачването на глобалната температура до 1,5°C над нивата от прединдустриалния период зависят от постигането на нулеви нетни емисии и в много случаи от активното отстраняване на въглероден диоксид (CO₂) от въздуха.

Макар че това помага за ограничаване на екстремните метеорологични условия, покачването на морското равнище, загубата на екосистеми и риска от задействане на необратими климатични повратни точки, ново проучване, публикувано в Science Advances, установява, че намаляването на нивата на CO₂ може да има неочакван ефект.

Климатичните симулации, използвани в проучването, показват, че Южният океан около Антарктида може да се превърне от важен поглъщател на въглерод в изобилен източник на въглерод.

Южният океан като въглероден поглъщател

Смята се, че световните океани са абсорбирали приблизително 30% от емисиите на въглероден диоксид, причинени от човека, като Южният океан е отговорен за около 40% до 50% от това абсорбиране. Това се постига, защото по-студената вода разтваря CO₂, който след това се смесва и транспортира в по-дълбоките води. Фитопланктонът, който живее в осветени от слънцето повърхностни води, подпомага процеса, като поема CO₂ за фотосинтеза и превръща въглерода в органична материя.

Учените обаче не са сигурни дали Южният океан ще остане надежден поглъщател на въглерод, след като емисиите намалеят. Макар че климатичните модели като цяло прогнозират продължаващо усвояване на въглерод от Южния океан, тъй като емисиите продължават да се увеличават, някои проучвания предполагат, че той може да премине от абсорбиране на CO₂ към отделянето му.

"Предишни проучвания показват, че физическата система SO [Южният океан] реагира нелинейно на пътищата за отстраняване на CO₂, като това поведение става все по-изразено в дългосрочен план. Такова явление би могло в крайна сметка да генерира забавени и многостранни въздействия върху динамиката на океанския въглерод, въвеждайки значителна несигурност в прогнозите за бъдещия поток на CO₂ и цялостното въздействие на смекчаването на изменението на климата", пишат авторите на новото проучване.

Южният океан отделя CO₂ в симулации

За да оцени реакцията на Южния океан на сценариите за намаляване на CO₂, екипът провежда два идеализирани, дългосрочни сценария за емисии: единият достига нулеви нетни емисии (ZEC), а другият включва устойчиви отрицателни емисии (NEG) чрез директно улавяне от въздуха. Те сравняват 10 симулации за всеки сценарий и проверяват скорошното поглъщане на CO₂ от океана от модела спрямо оценките, базирани на наблюдения.

Симулациите показват, че Южният океан се променя от скромен абсорбатор на CO₂ в значителен източник на CO₂ и в двата сценария за емисии. Промяната се запазва дори когато атмосферният CO₂ намалее, което показва по-скоро забавена реакция, отколкото бързо възстановяване. Изследователите казват, че след като емисиите на CO₂ бъдат намалени, поглъщането на CO₂ в Южния океан намалява бързо, след което постепенно се превръща в нетен източник на CO₂.

Симулациите показват евентуални емисии на CO₂ от около 8,6 грама въглерод на квадратен метър годишно в симулацията ZEC и 8,5 грама въглерод на квадратен метър годишно в симулацията NEG. За справка, Южният океан е абсорбирал около 2,8 грама въглерод на квадратен метър годишно към 2001 г.

"Времевата еволюция на глобално осреднения поток на CO₂ между въздуха и морето се характеризира с повишено поглъщане на CO₂ от океана до достигане на пика на емисиите (приблизително 2050 г.), последвано от отслабено поглъщане с намаляването на емисиите. В експеримента NEG това отслабване продължава и през 2154 г. океанът преминава от нетен поглъщател към нетен източник на CO₂. След прекратяването на NEG през 2196 г., когато атмосферният CO₂ се връща към началните си нива, симулацията навлиза в ZEC фаза", пише екипът. 

Механизми зад превключвателя

Екипът си поставя за цел да разбере какво причинява това превключване от поглъщател към източник. Те откриват, че продължителното затопляне на повърхностните води на Южния океан изглежда е основният спусък, докато променящата се алкалност на океана служи като втори спусък. По-топлите води задържат по-малко CO₂, а широкият спад в алкалността на морската вода също отслабва химическата способност на океана да абсорбира CO₂. И двете промени влияят и на парциалното налягане на CO₂ във водата.

С увеличаването на парциалното налягане на CO₂ в океана, градиентът на налягане въздух-море се обръща (парциалното налягане на CO₂ в океана става по-голямо от това в атмосферата). В този момент ключът се обръща и океанът вече не може да приема CO₂. Вместо това, той започва да го освобождава обратно в атмосферата.

Схема на поглъщането на топлина и въглероден диоксид в Южния океан. Въглеродът се съхранява в дълбокия океан чрез физическа помпа (потъване на вода) и биологична помпа (производство на фитопланктон поради изобилието от хранителни вещества и принос в океанската хранителна мрежа). Кредит: Linn Sanguineti, University of Bremen

Все още има много неизвестни и тези симулации често не съдържат подробности, които биха могли да повлияят на резултата. В този случай прогнозите за въглеродната химия на Южния океан се различават в различните модели и изследването използва само един. Моделът също така пропуска антарктическия леден щит, който би могъл да повлияе на регионалните процеси в сладководните и океанските процеси. Освен това, все още не знаем точно как ще се проявят бъдещите емисии в реалния живот.

Въпреки това, проучването повишава осведомеността, че някои въглеродни поглъщатели може да не винаги функционират според очакванията и дори да работят срещу мерките за намаляване на въглеродните емисии. То също така подчертава, че намаляването на емисиите остава от съществено значение и че климатичната система може да реагира с дълги закъснения, които усложняват възстановяването.

"Като се има предвид въздействието на повърхностната алкалност върху потоците на CO₂, установени в нашите резултати, е от съществено значение да се валидират тези констатации, базирани на модела, чрез наблюдателни доказателства. Ето защо ние подчертаваме необходимостта от устойчив, многодесетилетен мониторинг на SO [Южният океан] карбонатната система, включително алкалността, за да се намалят настоящите несигурности на модела и да се потвърди трайната ефективност на стратегиите за смекчаване на изменението на климата", заключават авторите на изследването.

Справка: Huiji Lee et al, Enhanced carbon loss in the Southern Ocean under mitigation scenarios, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aee9228

Източник: Southern Ocean may flip from carbon sink to carbon source under mitigation scenarios, Krystal Kasal, Phys.org

Още по темата

08/04/2026

Земята

Най-мощното океанско течение не се е появило случайно, а в точния момент за замръзване на Земята

27/03/2026

Земята

Земята свързва растежа на антарктическия лед с продуктивността на субтропиците

29/11/2024

Земята

Океаните охлаждат климата благодарение на миришещ на гнило зеле газ

29/10/2024

Земята

Дъждът помага на океана да улавя повече въглерод