Опубликовано: 3 августа 2023 г.
Метки: публикация МГИ, биогеохимия моря, мониторинг и исследование потоков парниковых газов и кислорода в морской среде, Орехова Н.А.

Южный океан является одним из важнейших районов, определяющих климат Земли, и играет жизненно важную роль в регулировании обмена кислородом и углеродом между атмосферой и океаном. Растворенные в морской воде кислород и углекислый газ (СО₂) представляют научный интерес с точки зрения изучения влияния изменения климата и увеличения уровня антропогенной нагрузки на биогеохимические циклы в Мировом океане. Изменения климата связывают с изменением содержания СО2 в атмосфере, а воды Мирового океана поглощают до 25 % выделяемого в атмосферу антропогенного СО₂. Примечательно, что 40% от этого поглощения приходится на долю Южного океана.

Согласно некоторым исследованиям, за последние 20 лет поглощающая способность Южного океана снизилась, однако точная оценка этих изменений затруднена. Это обусловлено, прежде всего, значительной пространственно-временной изменчивостью биологических и гидрологических характеристик, а также ограниченным числом прямых измерений в Южном океане из-за сложных условий проведения экспедиционных исследований в данном регионе.

Ученые Морского гидрофизического института РАН провели исследование, раскрывающее важнейшие аспекты тонкого баланса между кислородом и двуокисью углерода в поверхностных водах Южного океана. Его результаты опубликованы в международном научном журнале Water. Работы проводились в рамках тем Госзадания «Антарктика» и «Карбоновый полигон».

Авторы статьи проанализировали обширные данные, полученные во время 87-го рейса научно-исследовательского судна "Академик Мстислав Келдыш", сосредоточив внимание на Атлантическом секторе Южного океана и его ключевых регионах - проливе Брансфилда, Антарктическом проливе, бассейне Пауэлла, морях Уэдделла и Скотия.

«Основная идея исследования заключалась в том, чтобы изучить какие процессы, биологические или физические, преимущественно определяют распределение парциального давления двуокиси углерода (рСО₂) в поверхностном слое вод, которое, в свою очередь, во многом зависит от динамики углекислого газа (СО₂). Под биологическими процессами мы подразумевали, прежде всего, продукцию и окисление органического вещества, в то время как под физическими – процессы переноса и трансформации вод. Поэтому в данной работе мы рассматривали пространственную динамику рСО₂ и кислорода с учетом изменчивости типа водных масс», – пояснила первый автор статьи, заведующая отделом биогеохимии моря и лабораторией мониторинга и исследования потоков парниковых газов и кислорода в морской среде (Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь) Наталья Орехова.

Наталья Орехова

Анализируя пространственное распределение рСО₂ и изменения в биогеохимических процессах, исследователи выявили некоторые закономерности. Один из примечательных результатов был получен в проливе Брансфилда, воды которого в исследуемый период демонстрировали более высокий уровень насыщения СО₂ и более низкий уровень кислорода. Эти наблюдения показывают, что активное разложение органического вещества является доминирующим процессом в данном регионе. В отличие от этого, в морях Уэдделла и Скотия наблюдался другой сценарий – доминирование фотосинтетических процессов вело к снижению уровня СО₂ и повышению насыщенности вод кислородом.

Исследователи установили, что биологические процессы, такие как первичная продукция и разложение органического вещества, значительно влияют на динамику кислорода и СО₂ в поверхностных водах изученных районов. Однако, они также обнаружили свидетельства существования дополнительных источников СО₂, не связанных с органическим веществом. Вполне вероятно, что определенную роль здесь играет обмен СО₂ с атмосферой, для которой характерны более высокие значения pСО₂ по сравнению с водой.

Анализируя эти сложные взаимодействия, ученые приблизились к разгадке одной из тайн Южного океана, его влияния на глобальный углеродный цикл. Полученные результаты способствуют пониманию взаимосвязи между глобальным изменением климата и хрупким балансом между кислородом и углекислым газом в океанах.