Cân bằng ngân sách carbon trong đại dương

Chính xác thì đại dương là bể chứa carbon lớn nhất Trái đất, thu và lưu trữ carbon như thế nào? Câu trả lời cho câu hỏi này sẽ ngày càng trở nên quan trọng khi hành tinh ấm lên và khi chúng ta cố gắng vượt lên trước một kịch bản khí hậu tháo chạy.

Đó là theo nhà hải dương học UC Santa Barbara Dave Siegel. “Toàn bộ con số này là khoảng 10 petagram carbon mỗi năm”, ông nói về lượng carbon được vận chuyển từ bề mặt đại dương xuống vực sâu, “tương đương với lượng carbon chúng ta thải ra trong khí thải nhiên liệu hóa thạch mỗi năm.”

Tuy nhiên, ước tính này rất khó hiểu và một điều mà Siegel và các đồng nghiệp đang nỗ lực cải tiến.

“Một khi bạn bắt đầu lo lắng về việc những thứ đó có thể thay đổi như thế nào khi khí hậu thay đổi, độ chính xác của chúng tôi phải tăng lên”, Siegel nói. “Chúng tôi không thể có 20 đến 25 phần trăm không chắc chắn này, bởi vì chúng tôi sẽ không nhận được bất cứ nơi nào.”

Đạt được độ chính xác này là trọng tâm của một đánh giá được đồng tác giả bởi Siegel và cộng tác viên, hiện được công bố trên tạp chí Nature . Tổng quan thảo luận về các cơ chế tương đối ít được biết đến nhưng không kém phần quan trọng của quá trình cô lập carbon đại dương. Chúng được gọi là “bơm phun hạt (PIP)” – một cách tiếp cận đa chiều để tính toán sự di chuyển carbon trong đại dương sâu.

“Chúng tôi cuối cùng đã định lượng được các quá trình lưu thông ba chiều và những động vật di cư theo chiều dọc phiền phức đó bơm carbon hữu cơ vào đại dương sâu thẳm”, Siegel nói.

Có lẽ cơ chế nổi tiếng nhất của cô lập carbon đại dương là bơm hấp dẫn sinh học (BGP), đúng như tên gọi của nó, là việc chìm các mảnh vụn sinh học theo chiều dọc xuống cột nước vào bên trong đại dương. Các mảnh của động vật phù du, các mảnh thực vật phù du, các vi sinh vật chết và tập hợp như vậy thành các khối trở nên lớn và nặng đến mức chìm trong một vài ngày đến vài tuần, trở thành thức ăn cho nước sâu và các sinh vật sống ở đáy.

Một phiên bản khác, nổi tiếng và tích cực hơn của việc vận chuyển carbon từ bề mặt đến vùng nước sâu xuất hiện dưới hình thức di chuyển dọc diel, hay DVM, trong đó những người cổ đại thường xuyên được tạo ra bởi động vật phù du đến bề mặt từ 100 mét bên trong đại dương được cho là là cuộc di cư lớn nhất trên Trái đất.

Siegel giải thích : “Họ đến bề mặt vào ban đêm để ăn, và họ đi xuống vào ban ngày để tránh bị ăn. Ở đó, họ hô hấp CO ₂ và bài tiết carbon hữu cơ”.

Tuy nhiên, có những yếu tố và quy trình khác để xem xét rằng bơm các hạt hữu cơ vào độ sâu, bao gồm dòng chảy ba chiều và động vật ăn thịt di cư theo chiều dọc mà hệ sinh thái vẫn còn là một bí ẩn. Chung, chúng được gọi là bơm phun hạt.

“Có những con cá di cư và những động vật ăn thịt khác di cư theo chiều dọc trên cả thời gian hàng ngày và theo mùa”, Siegel nói, đặc biệt là những người trong khu vực mesopelagic, còn được gọi là “khu vực hoàng hôn”, nơi có rất ít ánh sáng. Thêm vào máy bơm di cư mesopelagic của động vật, vô số cơ chế đẩy các hạt và carbon hòa tan sang một bên (bơm hút chìm) và thay đổi độ sâu theo mùa ở lớp trên đại dương (bơm hỗn hợp) hoạt động hàng giờ theo thời gian xen kẽ. Các máy bơm phun hạt này cùng nhau rất phức tạp “có thể cô lập nhiều carbon như máy bơm hấp dẫn”. Theo đánh giá, các quá trình thúc đẩy PIP đã được các nhà khoa học biển biết đến trong nhiều năm,

Theo ông Siegel, nhà khoa học hàng đầu trong nỗ lực nghiên cứu lĩnh vực đa ngành quốc tế, Siegel, người đang phát triển kiến ​​thức sẽ rất cần thiết để tạo ra các mô hình tiên tiến có thể dự đoán chính xác hơn đại dương sẽ ứng phó với khí hậu thay đổi như thế nào. được gọi là quá trình xuất khẩu trên đại dương từ RemoTe Sensing (EXPORTS) do NASA và NSF đứng đầu.

“Chúng ta cần hiểu rõ các cơ chế riêng lẻ đủ để có thể tìm ra cách tham số hóa chúng trong các mô hình máy tính để dự đoán các trạng thái chu trình carbon trong tương lai”, ông nói. “Có một chặng đường dài để có được tất cả những điều này.”

Nguồn tin tức:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học California – Santa Barbara . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.

Tạp chí tham khảo :

1. Philip W. Boyd, Hervé Claustre, Marina Levy, David A. Siegel, Thomas Weber. Máy bơm hạt đa diện thúc đẩy quá trình cô lập carbon trong đại dương . Thiên nhiên , 2019; 568 (7752): 327 DOI: 10.1038 / s41586-019-1098-2