المحيط الجنوبي يمتص كمية من ثاني أكسيد الكربون أكبر مما كان يعتقد سابقًا

كشفت دراسة بحثية جديدة أجرتها جامعة إيست أنجليا (UEA) ومختبر بليموث البحري (PML) أن المحيط الجنوبي يمتص كمية من ثاني أكسيد الكربون (CO2) أكبر بكثير مما كان مقدرًا في السابق.

استخدمت الدراسة، التي نشرت في مجلة Science Advances ، قياسات مباشرة لتبادل ثاني أكسيد الكربون بين الهواء والبحر، وكشفت أن المحيط حول القارة القطبية الجنوبية يمتص 25% أكثر من ثاني أكسيد الكربون مما اقترحته التقديرات غير المباشرة السابقة.

امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي

يلعب المحيط الجنوبي دورًا حاسمًا في امتصاص ثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأنشطة البشرية، وهي عملية حيوية لتنظيم مناخ الأرض. ومع ذلك، كانت التقديرات السابقة لامتصاص ثاني أكسيد الكربون مبتلاة بعدم اليقين، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى اعتمادها على قياسات غير مباشرة من سفن الأبحاث، والطائرات الشراعية بدون طيار، والعوامات، ونماذج الكيمياء الحيوية للمحيطات العالمية. أنتجت هذه الأساليب نتائج متباينة على نطاق واسع.

ولمعالجة هذه المشكلة، استخدمت الدراسة الجديدة تقنية تسمى “التغاير الدوامي”، والتي تتضمن تركيب أنظمة تدفق على صواري السفن لقياس تدفقات ثاني أكسيد الكربون من الهواء إلى البحر بشكل مباشر. وقد تم تطبيق هذه الطريقة خلال سبع رحلات بحثية في المنطقة، مما أدى إلى توفير بيانات أكثر دقة.

تشير النتائج إلى أن المحيط الجنوبي من المرجح أن يكون مصدرا أقوى لثاني أكسيد الكربون مما كان يعتقد سابقا، وخاصة خلال فصل الصيف.

أوضح المؤلف الرئيسي يوانكسو دونج، وهو عالم في مركز جيومار هيلمهولتز لأبحاث المحيطات في كيل، “هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام عدد كبير من ملاحظات تدفق ثاني أكسيد الكربون المباشرة من الهواء إلى البحر لتقييم منتجات التدفق الموجودة في المحيط الجنوبي، توفر نتائجنا أدلة رصدية مباشرة على أن هذا المحيط قد يمتص ثاني أكسيد الكربون أكثر مما كان معترفًا به سابقًا”.

تقديرات أقل من تقديرات امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي

القياس الدقيق لامتصاص المحيط الجنوبي لثاني أكسيد الكربون أمر بالغ الأهمية لتقييم مناخ الأرض.

وتشير الدراسة إلى أن النماذج السابقة قللت من تقدير امتصاص ثاني أكسيد الكربون بسبب عوامل مثل الاختلافات في درجات الحرارة في المحيط العلوي وعدم كفاية الدقة في أخذ العينات من البيانات.

ويؤكد دونج على ضرورة أن تتضمن التقديرات المستقبلية تعديلات درجات الحرارة وإعادة البناء والنمذجة بدقة أعلى.

قام فريق البحث، الذي ضم علماء من معهدي ألفريد فيجنر وماكس بلانك في ألمانيا، ومعهد فلاندرز البحري في بلجيكا، وجامعة هاواي في الولايات المتحدة، بمعالجة التناقضات في تقديرات تدفق ثاني أكسيد الكربون الحالية.

استخدم الخبراء تقنية التباين الدوامي لتقييم هذه المجموعات من البيانات، والتي تغطي ما يقرب من 3300 ساعة من القياسات خلال صيف القارة القطبية الجنوبية لعامي 2019 و2020. قدمت هذه القياسات، التي تم إجراؤها كل ساعة، صورة أكثر وضوحًا مقارنة بالبيانات الأقل تواترًا من العوامات.

أهمية الدراسة

وقد سلط الدكتور مينغكسي يانج، أحد المؤلفين المشاركين وعالم المحيطات الكيميائية في PML، الضوء على أهمية هذه النتائج. “يعتبر المحيط الجنوبي مصدرًا رئيسيًا لثاني أكسيد الكربون، ولكن أحجام ومواقع امتصاص هذا المحيط غير مؤكدة، لقد أدى نظام التباين الدوامي المستقل وعالي التردد في PML إلى زيادة عدد قياسات تدفق ثاني أكسيد الكربون المباشر من الهواء إلى البحر بشكل كبير في هذه المنطقة”.

المقارنة التي أجرتها الدراسة بين قياسات تدفق ثاني أكسيد الكربون المباشرة والتقديرات المستمدة من منتجات البيانات الخام والنماذج العالمية هي الأولى من نوعها على هذا النطاق المكاني والزماني الكبير، وقد ساعدت في التحقق من صحة هذه التقديرات وتسليط الضوء على سبل تحسينها.

ومع ذلك، تشير الدراسة أيضًا إلى وجود فجوة كبيرة في بيانات الشتاء، والتي يصعب جمعها بسبب الظروف القاسية في المنطقة.

يقترح المؤلفون أن توسيع القياسات لتشمل المزيد من السفن، ونشر المزيد من العوامات والطائرات الشراعية بدون طيار، وخاصة خلال فصل الشتاء، من شأنه أن يساعد في سد هذه الفجوة.

وأشار البروفيسور توم بيل، أحد المؤلفين المشاركين وعالم الكيمياء الحيوية للمحيطات والغلاف الجوي في معهد ماكس بلانك لعلوم المحيطات، إلى أهمية الاستمرار في إجراء عمليات الرصد عالية الجودة.

التنبؤ بتغيرات المناخ المستقبلية

لقد نقلنا مؤخرًا نظام قياس التدفق إلى كاسحة الجليد الجديدة، RRS Sir David Attenborough، وجمعنا أول مجموعة من قياسات التدفق خلال رحلة بحثية في بحر ويديل في وقت سابق من هذا العام، ونهدف إلى مواصلة هذا العمل القيم على مدى السنوات القادمة، وهو أمر ضروري لمراقبة المناخ الحالي والتنبؤ بالتغيرات المستقبلية”.

وأثار الباحثون أيضًا مخاوف بشأن انخفاض قياسات ثاني أكسيد الكربون على سطح المحيطات على متن السفن في السنوات الأخيرة، ويرجع ذلك جزئيًا إلى جائحة كوفيد-19 وانخفاض التمويل.

وأكدت الدكتورة دوروثي باكر، رئيسة مركز قياس الغلاف الجوي في جامعة إيست أنجليا ورئيسة فريق قياس الغلاف الجوي في جنوب شرق آسيا، على الحاجة إلى تمويل مستدام وموسع لهذه القياسات من أجل فهم أفضل وتقييد امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الجنوبي ودعم مبادرات مراقبة المناخ العالمية.

يؤكد هذا البحث الرائد على أهمية المحيط الجنوبي في امتصاص ثاني أكسيد الكربون والحاجة إلى تحسين القياسات المستمرة لتحسين فهمنا لدوره في دورة الكربون العالمية وتنظيم المناخ .