Океанические фронты оказались ключевыми игроками в углеродном цикле Земли

Океанические течения и фронты. Автор: NASA

Новое исследование показывает, что узкие полосы океана, покрывающие чуть более трети мировых морей, ответственны за поглощение почти трёх четвертей углекислого газа, который океаны забирают из атмосферы. Исследование, опубликованное в Nature Climate Change, показывает, что океанические фронты играют гораздо более важную роль в регулировании углеродного цикла Земли, чем считалось ранее.

Океанические фронты — это границы, где сталкиваются разные водные массы, создавая турбулентные зоны, богатые морской жизнью. Эти районы покрывают 36% мирового океана, но на их долю приходится 72% общего поглощения углекислого газа океаном, что составляет около 1,8 миллиарда тонн углерода ежегодно.

«Это первый раз, когда мы смогли количественно оценить непропорционально большую роль, которую океанические фронты играют в поглощении атмосферного углекислого газа в глобальном масштабе, и это имеет серьёзные последствия для климатического моделирования», — сказал ведущий автор доктор Кай Ян, который завершил исследование во время своей докторской диссертации в Институте морских и антарктических исследований Университета Тасмании (IMAS), а сейчас является постдокторантом в Сямыньском университете в Китае.

Исследовательская группа под руководством IMAS проанализировала более двух десятилетий спутниковых данных с 2003 по 2024 год, отслеживая, где возникают океанические фронты по всему миру и как они меняются.

«Теперь мы можем напрямую связать изменения фронтальной активности с изменениями как биомассы фитопланктона, так и поглощения углекислого газа океаном», — сказала океанограф IMAS и соавтор исследования доктор Амели Мейер.

Карта годовой частоты фронтов за 2024 год, созданная путём компоновки всех ежедневных карт фронтов за год. Автор: Кай Ян

Хотя океанические фронты можно найти повсюду, они наиболее распространены в средних и высоких широтах, особенно там, где протекают основные течения, такие как Гольфстрим и течение Куросио, а также по всему Южному океану.

«В этих зонах сталкиваются разные водные массы, вызывая как опускание, так и подъём глубинных вод, что выносит богатую питательными веществами воду на поверхность», — сказала доктор Мейер. «Этот всплеск питательных веществ подпитывает огромное цветение фитопланктона, и эти микроскопические растения поглощают углекислый газ в процессе фотосинтеза. А когда они умирают, то опускаются на дно, унося углерод в глубины океана, где он может оставаться запертым в течение столетий».

Исследование показало, что концентрации фитопланктона в ключевых фронтальных зонах были в 1,8 раза выше по сравнению со среднемировым показателем. Но эти критические зоны поглощения углерода смещаются.

«За последние 22 года фронтальная активность усилилась в некоторых регионах, особенно между 40 и 60 градусами широты в обоих полушариях. В других районах, в основном ближе к экватору, фронты ослабли», — сказал доктор Ян.

Эта картина предполагает, что некоторые группы океанических фронтов смещаются к полюсам, что согласуется с наблюдениями о том, что основные океанические течения смещаются к полюсам Земли по мере изменения климата.

«Там, где фронты усиливаются, поглощение углекислого газа усиливается в два раза быстрее среднемирового темпа. Там, где они ослабевают, поглощение углерода ослабевает», — сказал доктор Ян. «Современные климатические модели с трудом воспроизводят мелкомасштабную динамику океанических фронтов, потому что их разрешение часто слишком грубое, чтобы уловить эти относительно узкие зоны».

Мировые океаны поглотили около 26% антропогенных выбросов углерода в период с 2013 по 2022 год, замедляя темпы изменения климата. Но смогут ли океаны сохранить эту способность по мере их потепления, остаётся критически важным неизвестным.

«Океаны играют незаменимую роль в регулировании климата Земли», — сказала доктор Мейер. «Это исследование помогает нам понять, где это регулирование происходит наиболее интенсивно и как оно может измениться».

Источник: University of Tasmania