Die antarktischen Winterseen geben nach neuen Daten von Tauchroboter im Südlichen Ozean.

Die Studie, durchgeführt von der University of Washington, dem Monterey Bay Aquarium Research Institute, Die Princeton University und einige andere ozeanographische Institutionen verwendeten Daten, die von schwimmenden Seedrohnen gesammelt wurden, die das Wasser rund um die Antarktis überwachen und Informationen darüber liefern, wie es im globalen Klimasystem funktioniert.

"Diese Ergebnisse waren eine große Überraschung, denn frühere Studien ergaben, dass der Südpolarmeer viel Kohlendioxid absorbiert." Alison Grey, ein UW Assistant Professor für Ozeanographie, sagte in einer Erklärung.

"Wenn das nicht stimmt, wie diese Daten belegen, müssen wir die Rolle des Südlichen Ozeans im Kohlenstoffkreislauf und im Klima überdenken."

Das Papier ist in der Zeitschrift veröffentlicht Geophysical Research Letters.

Schwimmende Meeresinstrumente

Die Daten für die Studie wurden von der  Kohlenstoff- und Klimabeobachtungen und Modellierung im Südozean (SOCCOM), ein $ 21-Millionen-Dollar-Projekt an der Princeton University, das von der National Science Foundation finanziert wird.

SOCCOM wurde erst vor vier Jahren als Einsatz von Dutzenden von Schwimmrobotern im Winter im Südpolarmeer - ein Ort und eine Jahreszeit, die trotz ihrer Bedeutung für die Klimaregulierung noch wenig erforscht sind.

Der Südliche Ozean ist einer der wenigen Orte, an denen Wasser, das Jahrhunderte im tiefen Ozean verbracht hat, den ganzen Weg bis zur Oberfläche hinauffließt, um sich den Oberflächenströmungen anzuschließen und sich mit der Atmosphäre zu verbinden.

Im Lebenszyklus des Planeten bewegen sich Kohlenstoffatome zwischen Gesteinen, Flüssen, Pflanzen und Ozeanen, und das Lernen der Geschwindigkeit dieser verschiedenen Übertragungen hilft, die langfristigen Kohlendioxidwerte vorherzusagen.

Aufgrund der heftigen Stürme des Ozeans, der zirkumpolaren Strömung und der Winde gab es bisher nur wenige Wintermessungen.

"Der Südliche Ozean ist ein riesiger, stürmischer, kalter und ferner Ort, der es extrem schwierig macht, von einem Schiff aus genug Beobachtungen zu machen", sagte Gray.

„Früher basierten unsere besten Schätzungen zur Kohlenstoffaufnahme in den Ozeanen auf Beobachtungen, die von Schiffen gesammelt wurden, aber insbesondere im Südpolarmeer gibt es für einen Großteil des Jahres (Herbst und Winter) nicht viele Schiffsbeobachtungen.“

Jetzt, mit autonomen Instrumenten, die tauchen und durch den Ozean treiben, können Forscher zu allen Jahreszeiten Daten aus dem gesamten Südlichen Ozean sammeln.

"Dies ist die Wissenschaft in ihrer aufregendsten Form - eine große Herausforderung für unser derzeitiges Verständnis, die durch außergewöhnliche Beobachtungen bei der Anwendung neuer Technologien zur Untersuchung bisher unerforschter Regionen des Ozeans ermöglicht wird." Jorge Sarmiento, SOCCOM Direktor und Princeton George J. Magee Professor für Geowissenschaften und Geologie, sagte in einer Erklärung.

Daten sammeln

Die neuen Beobachtungen wurden von 35 der schwebenden Instrumente zwischen 2014 und 2017 gesammelt.

Die Instrumente arbeiten, indem sie mit den Strömungen treiben und ihren Auftrieb ändern, um Beobachtungen in verschiedenen Tiefen zu sammeln.

Neun Tage lang tauchen die Instrumente auf einen Kilometer ab und schwimmen mit den Strömungen. Dann fallen sie weiter auf zwei Kilometer und steigen an der Oberfläche wieder auf, während sie Wassereigenschaften messen. Sobald sie auftauchen, senden sie ihre Beobachtungen per Satellit zurück an die Küste.

Die Schwimmer überwachen nicht nur die Meerestemperatur und den Salzgehalt, sondern auch Daten über gelösten Sauerstoff, Stickstoff und pH.

In ihrer neuen Arbeit verwendeten die Forscher die pH-Messungen, um die Menge an gelöstem Kohlendioxid zu berechnen, um herauszufinden, wie stark das Wasser Kohlendioxid absorbiert oder in die Atmosphäre emittiert.

Befund

Die Forscher untersuchten Kreise zunehmender Entfernung vom Südpol und fanden heraus, dass das offene Wasser neben den mit Meereis bedeckten Gewässern rund um die Antarktis deutlich mehr Kohlendioxid freisetzt, als in der Atmosphäre erwartet wird.

"Die SOCCOM-Schwimmkörper haben das ganze Jahr über und in vielen Teilen des südlichen Ozeans Daten gesammelt und gezeigt, dass die Region nördlich des mit Meereis bedeckten Wassers im Winter eine erhebliche Menge an Kohlendioxid an die Atmosphäre abgibt. “ Grau.   

"Dies zeigt, dass der Südliche Ozean insgesamt nicht annähernd so viel Kohlendioxid aufnimmt, wie wir bisher dachten."

Grey erklärte jedoch, dass es nicht verwunderlich ist, dass das Wasser in der Region ausgast, da das tiefe Wasser so kohlenstoffreich ist.

„Aber wir haben das Ausmaß der Ausgasung unterschätzt, weil wir so wenig Daten aus den Wintermonaten hatten. Das bedeutet, dass der Südliche Ozean nicht so viel Kohlenstoff aufnimmt, wie wir dachten “, sagte sie in einer Erklärung.

Die neuen Informationen geben Forschern die Möglichkeit, die Aktivität des Südlichen Ozeans weiter zu analysieren und zukünftige Klimatrends vorherzusagen.

Was kommt als nächstes?

Die Forscher arbeiten an mehreren nächsten Schritten, um die Ergebnisse aus dem Papier zu verfolgen, sagte Gray.

Dazu gehören der Vergleich der SOCCOM-Beobachtungen mit Klimamodellen, die Bestimmung der Prozesse, die hohe Kohlenstoffflüsse erzeugen, die Kombination der Schiffsdaten mit den Float-Daten zur Erstellung aktualisierter Schätzungen der Flüsse und die weitere Analyse der von den Instrumenten übertragenen Daten.

Darüber hinaus sind die Forscher daran interessiert festzustellen, wo sich der „fehlende“ Kohlenstoff befindet.

"Mit anderen Worten, wenn CO2 nicht vom Südpolarmeer absorbiert wird, wie wir es vorher dachten, wohin geht es dann?", Fragte Gray.

„Möglicherweise wird es irgendwo anders vom Ozean aufgenommen, oder vielleicht müssen unsere Schätzungen der Auswirkungen von Land auf den Kohlenstoffkreislauf überarbeitet werden. Viele Menschen arbeiten daran, diese sehr wichtige Region und ihre Auswirkungen auf das globale Klimasystem zu verstehen. “