Океан через 4000 років буде теплим і все ще багатим на кисень - GEOMAR - Центр Гельмгольца для
Модельний розрахунок показує раніше занедбану взаємодію циклу азоту
26.06.2019/Кіль. Чим вища температура, тим менше газів розчиняється у воді - цей простий фізичний зв’язок, серед іншого, пояснює вимірювані втрати кисню в теплих океанах. У міжнародному журналі Nature Communications вчені Центру досліджень океану Гельмарц Гельгольц сьогодні опублікували модельний розрахунок, згідно з яким після багатовікових втрат тепліший океан міститиме навіть більше кисню, ніж сьогодні за 4000 років. Дослідження пояснює невідповідність бюджету кисню попереднім моделюванням, але в той же час викликає нові питання.
Світовий океан втрачає кисень. Це було показано численними дослідженнями за останні роки, заснованими на прямих вимірах. Оскільки вода може розчиняти менше газів із підвищенням температури, ці результати не дивували. Окрім глобального потепління, такі фактори, як надмірне запліднення прибережних морів, також сприяють втраті кисню. Але як виглядає майбутнє? Якщо глобальне потепління триватиме, чи в кінцевому підсумку океани стануть повністю дефіцитними кисню? Такі аноксичні фази насправді мали місце кілька разів за всю історію Землі, поєднуючись з основними подіями масового вимирання. Вони також були пов’язані з високим рівнем вуглекислого газу в атмосфері та високими глобальними температурами.
Науковці Центру досліджень океану Гельмар Гельмгольц в Кілі публікують модельні розрахунки розвитку вмісту кисню в океанах до 8000 року в міжнародному журналі Nature Communications. Викиди продовжують зростати до кінця століття, а потім зменшуються до нуля до 2300 року. У моделі планета нагрівається ще на 6 градусів, і температури залишаються на такому високому рівні до кінця моделювання.
Дивовижний результат стосується вмісту кисню в океані: Після подальшого зменшення протягом кількох сотень років запаси кисню в океані знову зростають і майже за 4000 років вони навіть досягнуть вищого рівня, ніж до індустріалізації. На перший погляд, здається парадоксальним, що модель показує, незважаючи на несподіване збільшення кисню із зростанням глобальних температур, чітке розширення та сильніше вираження мінімальних зон кисню, вже наявних у світовому океані.
З досліджень Кільського колаборативного дослідницького центру 754 відомо, що такі зони з низьким вмістом кисню є мертвими зонами для більших організмів, таких як риби та головоногі молюски. Однак певні бактерії, які дихають нітратами замість кисню, там розвиваються дуже добре. «Вони забирають свою енергію з хімічного процесу, який ми називаємо денітрифікацією. Це важлива частина кругообігу азоту, але це означає, що на дихання в органічному матеріалі витрачається менше кисню, ніж вироблялося під час фотосинтезу », - пояснює професор Ошліс.
У новій моделі розрахунку дослідники вперше послідовно поєднали цикл кисню з циклом азоту. Було показано, що завдяки великим зонам мінімуму кисню все більше і більше органічного матеріалу вдихається не киснем, як раніше, а шляхом денітрифікації нітратами. Зв'язані з цим заощадження кисню перевищували втрати кисню в океанах через потепління через кілька тисяч років. «Однак не можна говорити про відновлення на всій території, оскільки в моделі збережені великі зони мінімуму кисню біля поверхні моря. Значна частина додаткового кисню надходить у глибокі океани », - говорить Андреас Ошліс.
Раніше модельні розрахунки часто нехтували кругообігом азоту. «Ось чому результати щодо бюджету кисню ніколи не були цілком задовільними. Тепер ми можемо це вирішити », - говорить професор Ошліс.
Однак виникає нова проблема: аноксичні фази, які існували в історії Землі в теплому кліматі, ще важче пояснити новими знахідками. Очевидно, що в складній взаємодії біологічних, фізичних та хімічних процесів в океані є фактори та процеси зворотного зв’язку, які ще не повністю вивчені. «Ось чому дослідження також важливо для сьогодення. Це показує прогалини в наших знаннях про центральні процеси в океані, що також може мати значення для сучасних змін », - говорить Андреас Ошліс, підсумовуючи важливість дослідження.
Оригінальна робота:
Oschlies, A., W. Koeve, A. Landolfi, P. Kähler (2019): Втрата фіксованого азоту спричинює чистий приріст кисню в теплішому майбутньому океані. Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-019-10813-w
Будь ласка, запиши:
Це дослідження фінансується Німецьким науковим фондом в рамках Спільного дослідницького центру 754 «Клімат - біогеохімічні взаємодії в Тропічному океані».
Зображення з вищою роздільною здатністю:
В даний час органічний матеріал в океані розщеплюється переважно киснем. (Ліворуч). Разом із потеплінням океану це призводить до втрати кисню. У майбутньому, тепліший океан (праворуч), буде вдихатися більше органічного матеріалу за допомогою денітрифікації нітратами. Економія кисню, пов'язана з цим, навіть перевищує втрати кисню через нагрівання. Графіка: Rita Erven/GEOMAR