Śledzenie przepływu głównego arktycznego towaru eksportowego: węgla oceanicznego
Związki organiczne, będące pozostałością po żywych organizmach, wypełniają baseny oceaniczne i tworzą jeden z największych magazynów węgla na Ziemi. Zmiany w ich zagęszczeniu i rozmieszczeniu mogą mieć poważny wpływ na globalny obieg węgla, który reguluje ziemski klimat. Otoczony przez duże masy lądowe Ocean Arktyczny jest bogaty w takie związki. Znaczna część tego węgla przepływa do północnego Atlantyku przez Cieśninę Fram między Grenlandią a Spitsbergenem. Rosnące temperatury w regionie Arktyki prawdopodobnie spowodują wzrost ilości napływającego węgla: rozmarzająca wieczna zmarzlina może uwolnić ogromne ilości węgla z gleb Arktyki, które zawierają 50 % światowych zasobów węgla w glebie. Celem projektu CarbEx (Tracing carbon exchanges/fluxes between Arctic and Atlantic basins), realizowanego przy wsparciu działania „Maria Skłodowska-Curie”, było zmierzenie przepływu arktycznego węgla i zrozumienie jego dynamiki.
Wykrywanie przyszłych zmian
„Ponieważ Ocean Arktyczny jest otoczony przez duże arktyczne rzeki, trafia do niego nieproporcjonalnie duża ilość rozpuszczonej materii organicznej w porównaniu do innych oceanów”, wyjaśnia gospodarz projektu CarbEx, Colin Stedmon. Wraz ze swoim zespołem z Narodowego Instytutu Zasobów Wodnych na Politechnice Duńskiej, będącej gospodarzem projektu, oraz w ścisłej współpracy z Obserwatorium Wypływu Arktycznego przez Cieśninę Fram, opracował on metodę śledzenia przepływu rozpuszczonego węgla organicznego w Cieśninie Fram, wąskim korytarzu wodnym między Grenlandią a Svalbardem. Nowe podejście zaproponowane przez zespół projektu CarbEx wykorzystuje dane zebrane z cum w tej cieśninie do ilościowego określenia wypływu węgla z Arktyki. Celem jest połączenie tych danych z satelitarnymi pomiarami z obserwacji Ziemi. Określając związek między właściwościami optycznymi węgla – tego, w jaki sposób cząsteczki absorbują i emitują światło – a pochodzeniem wody obserwowanej na powierzchni Oceanu Arktycznego, naukowcy byli w stanie opracować algorytm zdolny do wykrywania sezonowych i rocznych wahań w ilości węgla wypływającego z Arktyki, a także ustalić poziom odniesienia na potrzeby wykrywania przyszłych zmian. „Dysponujemy teraz podejściem do ilościowego określenia tego, jak ilość węgla opuszczającego wody Oceanu Arktycznego zmienia się z roku na rok”, mówi Rafael Gonçalves-Araujo, główny badacz projektu CarbEx. „Spodziewamy się zaobserwować znaczące zmiany w ilości węgla wypływającego z Arktyki do Oceanu Atlantyckiego w nadchodzących latach, gdy temperatura Arktyki, udział wód roztopowych i ilość rozpuszczonej materii organicznej z rzek wzrosną”.
Nowe perspektywy
Jedną z kluczowych zalet nowej metody jest to, że ilość węgla opuszczającego Arktykę można oszacować na podstawie danych uzyskanych z platform, które nie skupiają się szczególnie na właściwościach biogeochemicznych, co daje nam możliwość lepszego zrozumienia arktycznego obiegu węgla. Badacze wykorzystali również tzw. boje ITP, aby uzyskać informacje dotyczące pochodzenia i obiegu arktycznych wód powierzchniowych. „Takie autonomiczne platformy mogą pozwolić na ciągłe pomiary pod lodem w bardzo odległych regionach, takich jak centralny Ocean Arktyczny”, zauważa Stedmon. Podejście to można również potencjalnie wykorzystać do wyodrębnienia udziału wody słodkiej powstałej w wyniku topnienia lodów morskich, wypływającej z rzek i Oceanu Spokojnego. Dane zebrane w ramach projektu CarbEx będą stale aktualizowane za pośrednictwem norweskich i duńskich projektów badawczych i programów obserwacyjnych, co pomoże udokumentować przyszłe zmiany w ilościach węgla opuszczającego wody Arktyki. „Prowadzimy również analizę danych, aby ocenić, czy istnieją jakiekolwiek różnice w składzie rozpuszczonej materii organicznej, co może odzwierciedlać zmiany w ogólnym obiegu arktycznym spowodowane zmianami klimatu”, dodaje Gonçalves-Araujo.
Słowa kluczowe
CarbEx, Arktyka, rozpuszczona materia organiczna, związki organiczne, magazyn węgla, Ocean Arktyczny, rozpuszczony węgiel organiczny, Cieśnina Fram
