Дъждът помага на океана да улавя повече въглерод

Досега дъждът е бил пренебрегван в изчисленията на капацитета на океана да поглъща въглерод, но нова оценка показва, че валежите увеличават поглъщането в океана с 5-7 %.

Още преди три десетилетия Дейвид Хо (David Ho) като току-що завършил студент и техник в Националната океанска и атмосферна администрация (NOAA) прави експерименти, които показват, че дъждът увеличава скоростта на пренос на въглероден диоксид (CO₂), или ефективността, с която той преминава от въздуха във водата.

Оттогава насам Хо, който сега е океанограф в Хавайския университет в Маноа, продължава да се занимава с тази тема, изследвайки ефекта в симулатора на дъжд на НАСА и по време на изследователски плавания в Тихия океан.

Последното му проучване е кулминацията на тази работа, предоставяйки първата цялостна и глобална оценка на това какво се случва с потоците на CO₂, когато дъждът пада в океана. Световният океан поглъща около една четвърт от емисиите на CO₂ от човешката дейност, а това изследване показва, че валежите увеличават това поглъщане със 140-190 милиона тона, или 5-7 %, годишно.

"Може да е изненадващо, че е необходимо толкова време за количественото определяне на този процес, но отчасти това е така, защото това е трудна за изследване задача", обяснява Хо.

Повечето измервания на концентрацията на газове в океана се правят от кораби, които събират водни проби на дълбочина 5-7 метра. Но тъй като дъждът въздейства на повърхността, неговото влияние е невидимо на тези дълбочини.

"Това е било пренебрегвано, защото не сме разполагали с данни."

Турбулентност, разреждане и мокро утаяване

Усвояването на въглероден диоксид в океана е неравномерно. Някои райони действат като абсорбатори, поглъщайки газа, а други райони го освобождават.

Когато дъждовна капка падне в океана, тя временно променя физиката и химията на морската вода около нея. Проучването идентифицира три основни начина, чрез които дъждът увеличава поглъщането на въглерод в океана: турбулентност, разреждане и мокро утаяване.

Има три основни начина, чрез които дъждът увеличава поглъщането на въглерод в океана: турбулентност, разреждане и мокро утаяване. Кредит: Inge Maria from Unsplash

Когато една капка се удари в повърхността, тя предизвиква турбуленция, при която повече вода влиза в контакт с атмосферата и съдържащия се в нея въглерод. Всяка капка е и впръскане на относително прясна вода, което разрежда морската вода и променя градиента на концентрация на CO₂ на границата въздух-море, което позволява по-голямо поглъщане. И накрая, мокрото утаяване се отнася до начина, по който всяка капка абсорбира CO₂, докато пада през атмосферата, след което вкарва този газ директно в океана.

Мокрото утаяване е еднопосочен поток, обяснява Рик Уанинкхоф (Rik Wanninkhof), океанограф от NOAA, който е пионер в използването на инертни химически маркери за изследване на обмена на газове между въздуха и водата. Уанинкхоф не участва в последното проучване, но е работил с Хо по ранните му експерименти.

"Не мислехме за това в ранните проучвания, но в глобален мащаб изследването показва, че това вероятно е един от най-големите ефекти на дъжда върху потоците от въглероден диоксид", отбелязва Уанинкхоф.

Изследването е ръководено от Летисия Парк (Laetitia Parc) в рамките на докторската ѝ дисертация в Университета Сорбона.

За нея най-значимото откритие е, че размерът на този ефект на дъжда върху поглъщането на въглероден диоксид от океана е сравним с размера на глобалния дисбаланс на въглеродния баланс, или приблизителната разлика между общите въглеродни емисии и общото поглъщане на въглероден диоксид от океана и сушата.

Възможността да се определят количествено тези дребномащабни процеси на границата въздух-море би трябвало да подобри способността на учените да моделират въглеродните потоци между атмосферата и океана, отбелязва Летисия Парк.

Проследяване на моделите на дъжд над океана

Ключова част от изследването е модел, разработен от съавтора Хюго Беленгер (Hugo Bellenger), който проследява предизвиканите от дъждовете промени в солеността на повърхността на океана.

"Физическите модели за океанската повърхност са разработени за първи път през 60-те години на миналия век", разказва Беленгер, специалист по климатични модели в Лабораторията по динамична метеорология към Френския национален център за научни изследвания (CNRS). "Но докато с тях добре се проследяваха промените в температурата, [преди това] нямаше измерване на солеността."

Този модел позволява на изследователите да очертаят местата, където дъждът оказва най-силно въздействие. Турбулентността и разреждането играят важна роля в тропиците, които се характеризират с проливни дъждове и слаби ветрове. Ефектът на мокрото утаяване също е значителен в тропическите райони, както и в други области с обилни валежи, като например трасетата на бурите и Южния океан.

Това е изненадващо.

"Очаквахме дъждът да увеличи поглъщането на въглерод в тропиците. Неочаквано бе да установим, че той може да окаже забележимо въздействие и в райони с по-високи географски ширини", споделя Парк.

Проучването определя количествено ефект, който досега не е бил отчитан в основаните на наблюдения или модели оценки на глобалния въглероден бюджет и вече няма извинение да не се отчитат тези ефекти в оценките на глобалния въглероден баланс.

Ефектът може да се засили със затоплянето на света и увеличаването на валежите: Екипът установява, че степента на мокро утаяване се променя в зависимост от количеството на валежите. Бурите вече изхвърлят повече дъжд, а учените очакват моделите на валежите над океана да се променят с изменението на климата. В своя анализ, базиран на сателитни наблюдения и повторен анализ на глобални набори от метеорологични данни от 2008 до 2018 г., изследователите забелязват лека нарастваща тенденция в ефекта, който дъждовете оказват върху поглъщането на въглерод в океана.

Работата насочва вниманието към още една, досега невзета под внимание, обратна връзка между въглерода и климата. Правилното определяне на моделите на валежите е отдавнашен проблем в глобалните модели. Сега знаем, че това има пряко отражение върху количественото определяне на поглъщането на въглерод в океана.

Справка: Parc, L., Bellenger, H., Bopp, L. et al. Global ocean carbon uptake enhanced by rainfall. Nat. Geosci. 17, 851–857 (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01517-y 

Тази статия е публикувана първоначално в Eos.org. Прочетете оригиналната статия.

Още по темата

23/07/2024

Животът

Откритие в океана, което променя представата за въглеродния цикъл на Земята

25/06/2024

Земята

Дърветата са надценени като средство срещу глобалното затопляне

01/08/2023

Земята

Океанът действа като гигантски буфер, забавящ ефектите на глобалното затопляне, но на каква цена?

19/12/2022

Земята

Ледниковите епохи идват и си отиват. Докато не се появим ние