Отслабването на океанските течения неминуемо ще доведе до повишено нагряване на атмосферата

Смяташе се, че заради отслабената циркулация на преобръщането океанът ще абсорбира по-малко CO₂ от атмосферата и в същото време ще намали отделянето на въглерод от океанските дълбини. Тоест поглъщането на въглероден диоксид ще отслабне, но като цяло балансът ще се запази. Ново изследване на Масачузетския технологичен институт показва, че случаят не е такъв: тъй като океанската циркулация отслабва, като по този начин може да се освободи повече въглерод от океанските дълбини в атмосферата. Причината се крие в неизвестна досега връзка между желязото, въглерода, хранителните вещества, фитопланктона и лигандите. Слабата океанска циркулация създава затворен цикъл, който ограничава растежа на фитопланктона и намалява способността му да абсорбира CO₂ както от атмосферата, така и от океанските дълбини. И този сценарий е почти неизбежен.

През 2020 г. учените изследваха въздействието на хранителните вещества, морските организми и желязото върху растежа на фитопланктона. Фитопланктонът е микроскопичен, подобен на растение организъм, който живее на повърхността на океана. Той се храни с въглерод и други хранителни вещества, които се издигат от дълбините, както и с желязо. Колкото повече фитопланктон има, толкова повече CO₂ се абсорбира от атмосферата. Този процес играе важна роля за поглъщането на въглерода в океаните. Смяташе се, че изкуственото внасяне на желязо в океана стимулира растежа на фитопланктона.

Учените разработиха математически и компютърен модел, който разделя океана на условни области (кутии), всяка от които се характеризира със свой собствен баланс на хранителни вещества, желязо и лиганди – органични молекули, вероятно продукти на фитопланктона. Моделът симулира движението на водата между кутиите, като по този начин отразява океанската циркулация – процесът на потъване на по-студената вода и издигане на по-топлата вода към повърхността в различните части на океана. Моделирането показа, че всъщност изкуственото желязо не увеличава общото количество фитопланктон в океана. Желязото в чистата си форма е неразтворимо в морската вода и е недостъпно за планктона. За усвояването му са необходими лиганди. Добавянето на желязо в един регион „отнема“ лигандите от други, което ограничава растежа на фитопланктона там.

След това те добавиха към модела обмена на въглерод между океана и атмосферата и разшириха самите полета, за да отчетат по-разнообразни среди – Тихия океан, Северния Атлантически океан и Северния ледовит океан. Учените стартирали модела с различна интензивност на циркулацията, като очаквали, че с отслабването на смесването на водните маси (overturning) съдържанието на CO₂ в атмосферата ще намалее, както било предвидено по-рано. Резултатите обаче се оказаха други: колкото по-слаба е океанската циркулация, толкова повече въглероден диоксид се натрупва в атмосферата.

Оказа се, че параметърът, описващ лигандите в океана, е оставен като променлива величина. С други думи, моделът изчислявал концентрацията на молекулите като различна в различните региони на океана. Учените изключили този параметър и задали постоянна концентрация на лигандите във всички моделирани океански среди. Промяната била само една и тя обърнала тенденцията: по-слабата циркулация довела до намаляване на атмосферния CO₂. Като се обърнаха към данните от програмата GEOTRACES, учените потвърдиха, че океанските концентрации на лиганди се променят, а не са постоянни. Следователно неочакваният резултат, свързващ отслабването на циркулацията с увеличаването на CO₂ в атмосферата, отразява реалната картина на океана.

Колкото по-слаба е океанската циркулация, толкова по-малко въглерод и хранителни вещества изтегля океанът от дълбините. Така фитопланктонът на повърхността разполага с по-малко ресурси за растеж и в резултат на това произвежда по-малко странични продукти, включително лигнади. При наличието на по-малко лиганди, по-малко желязо на повърхността ще може да се използва, което допълнително ще намали популацията на фитопланктона. Поради намалената популация фитопланктонът абсорбира по-малко въглероден диоксид от атмосферата и по-малко въглерод от дълбоките океански води.

По този начин слабата океанска циркулация създава затворен цикъл, който ограничава растежа на фитопланктона. Това може да се превърне в сериозен проблем, тъй като океанът не само ще абсорбира по-малко антропогенен CO₂, но и ще започне да освобождава повече въглерод от дълбините, което ще доведе до непредвидено увеличаване на атмосферния въглероден диоксид и допълнително затопляне на климата.

Този модел има доста приложен смисъл. Според някои прогнози океанската циркулация ще се забави с 30% поради топенето на ледените покривки, особено около Антарктида. И сега учените знаят какво неизбежно ще се случи след това.