Unikalne dane dotyczące baru pomagają nam zrozumieć proces oceanicznego magazynowania węgla
Dane dotyczące rdzeni lodowych wskazują na fakt, że zawartość dwutlenku węgla w atmosferze zmienia się w czasie w sposób naturalny — jest to proces, do którego silnie przyczynia się Ocean Południowy, wpływając na zdolność do naturalnego magazynowania węgla. Po pierwsze, jego głębokie wody pobierają z atmosfery i magazynują związki węgla oraz energię cieplną. Ponadto ocean ten kontroluje proces rozprowadzania substancji odżywczych do dużej części oceanów na Ziemi, które z kolei regulują strukturę populacji glonów i tym samym wychwyt dwutlenku węgla. Dzięki finansowanemu przez UE projektowi BARIUM (Barium cycling in Antarctic waters: Understanding present and past ocean processes) dr Kate Hendry z Uniwersytetu w Bristolu zamierza zbadać zmiany stężenia węgla magazynowanego w oceanie, wykorzystując do tego proces obiegu baru. "Stosując najnowsze metody i narzędzia, pracowałam razem z moimi studentkami Stephanie Bates i Kimberley Pyle nad uzyskaniem jednych z najbardziej precyzyjnych i poprawnych pomiarów o wysokiej rozdzielczości, dotyczących wody morskiej i węglanu baru", wyjaśnia dr Hendry. "Nasz unikalny zbiór danych pozwala nam na sprawdzenie teorii na temat natury zależności zachodzących między cyrkulacją Oceanu Południowego a globalnymi zmianami klimatu w różnych skalach czasowych, a także zachowania się obiegu substancji odżywczych wobec przyszłych zmian klimatu". Te ustalenia mogą zainteresować zarówno prawodawców, jak i przedstawicieli sektora przemysłowego. Rejony najbardziej wrażliwe na zmiany klimatu Praca zespołu dotyczyła głównie zachodniego obszaru Półwyspu Antarktycznego, który nie tylko mierzy się z większą ilością wahań temperatur niż inne części tego regionu, ale także ulega w dużej mierze wpływowi złożonych, wzajemnie na siebie oddziałujących procesów lokalnych i regionalnych — od dynamiki lodu morskiego i lodowca aż po cyrkulację oceaniczną i atmosferyczną. "Czynniki te wraz z niskim poziomem zanieczyszczenia powodowanego przez człowieka sprawiają, że ten obszar odgrywa kluczową rolę w próbach opisania chemii oceanu", podkreśla dr Hendry. To nie powstrzymało jednak zespołu przed rozszerzeniem zakresu badań o Cieśninę Drake'a oraz próbki pochodzące z innych miejsc. "Stworzyliśmy wspaniałą bazę danych dotyczącą rozpuszczonego baru z regionów zachodniego Półwyspu Antarktycznego i Cieśniny Drake'a na Oceanie Południowym", wyjaśnia. "Nasze badania szelfu zachodniego Półwyspu Antarktycznego rzucają światło na procesy odpowiedzialne za źródła i miejsca pochłaniania baru w wodzie morskiej (rozpuszczanie się osadów, procesy związane z lodem morskim, cyrkulacja i biologia oceaniczna itp.), a ponadto wskazują na znaczne różnice między poszczególnymi latami, których przyczyną są zmiany w obrębie tych procesów. Z kolei nasze badania na otwartym oceanie pokazują, jak układ fizyczny frontów na Oceanie Południowym wpływa na zachowanie się pierwiastków baru w wodzie morskiej. Dzięki tym danym możemy lepiej zrozumieć zależności między poziomem baru, składników odżywczych i intensywnością wiązania dwutlenku węgla w Oceanie Południowym". Ponadto zespołowi udało się zebrać dane dotyczące klimatu panującego w dalekiej przeszłości, do czego wykorzystano zapisy kopalne poziomów baru w pancerzykach węglanowych jednokomórkowców zwanych otwornicami, żyjących w Oceanie Południowym. "Te dane dostarczają nam informacji na temat zmian w poziomach pochłanianego baru i innych aspektów związanych z chemią oceanu w przeszłości. Odkryliśmy znaczące różnice między obecnym stężeniem baru w Oceanie Południowym a wartościami datowanym na 125 000 lat, czyli na okres ciepła (interglacjał) poprzedzający ostatnią epoką lodowcową", mówi dr Hendry. Zapisy dotyczące rdzenia lodowca wskazują, że tamten okres był cieplejszy w porównaniu z epoką przedindustrialną i charakteryzował się wyższą koncentracją dwutlenku węgla w atmosferze, co czyni ten właśnie okres potencjalnym punktem odniesienia dla prognoz dotyczących globalnego ocieplenia na kolejne kilkadziesiąt lat. "Nasze wyniki są równie ważne dla wyjaśnienia potencjalnych następstw ocieplenia klimatu dla procesu cyrkulacji Oceanu Południowego oraz sporządzania prognoz przyszłych zmian", dodaje. Kolejnym znaczącym rezultatem badań są pionierskie pomiary izotopów baru wykonane na otwornicach oraz wodach Atlantyku Równikowego, co ma olbrzymie znaczenie dla postępów nauki w zakresie wyjaśnienia procesów kontrolujących rozprowadzanie baru w wodzie oraz interpretacji kopalnych pomiarów baru z morskich osadów. Zdobyta wiedza i plany na przyszłość Ogólnie rzecz biorąc, wyniki projektu BARIUM dostarczają cennych informacji o tym, jak wygląda obieg baru w oceanie i w jakim zakresie odnosi się to do biologii — co rozwija się w oceanie i gdzie — jak również o składnikach pokarmowych i pochłanianiu związków węgla. "To oznacza, że możemy teraz lepiej zrozumieć, w jaki sposób wykorzystać historyczne dane na temat baru uwięzionego w osadach morskich do interpretacji zmian klimatycznych, które zachodziły w przeszłości. Jeśli zrozumiemy, w jaki sposób w przeszłości ocean reagował na zmiany klimatu — lub je powodował — będziemy w lepszej pozycji do tego, by przewidywać przyszłe zdarzenia", wyjaśnia dr Hendry. Dr Hendry i jej zespół uważają, że przyszłość przyniesie więcej badań naukowych, a tym samym nowe odkrycia. "Jak w przypadku większości badań naukowych, nasze wyniki przyniosły także kolejne zagadki", wyjaśnia. Powstaje między innymi pytanie, jaka jest rola lodu morskiego w obiegu baru i jak to się ma do pochłaniania związków węgla". Dzięki rozpoczęciu współpracy z kolegami badaczami z Norweskiego Instytutu Polarnego byliśmy w stanie rozszerzyć zakres naszego projektu na Arktykę, co w 2015 r. zaowocowało wyprawą terenową w celu zbadania zimowej pokrywy lodu morskiego na północ od Svalbard. Projekt ten przyniósł już niesamowite rezultaty, więc bądźcie czujni i obserwujcie dalszy rozwój prac".
Słowa kluczowe
BARIUM, pomiary izotopu baru, zmiana klimatu, Zachodni Półwysep Antarktyczny, chemia oceanu, rdzeń lodowy
