Estimates of Arctic Ocean air-sea carbon fluxes for the period 2000–2017 from atmospheric inverse analyses
Unter Verwendung des GEOS-Chem-LETKF-Inversionsanalysesystems und atmosphärischer CO2-Beobachtungen von 2000 bis 2017 schätzt diese Studie eine mittlere Netto-CO2-Aufnahme des Arktischen Ozeans von 56,0 ± 8,0 TgC yr⁻¹, wobei sie den kritischen Einfluss spezifischer Messstationen sowie die dringende Notwendigkeit der Erweiterung des regionalen Beobachtungsnetzwerks für robustere Flussraten-Schätzungen hervorhebt.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung des untenstehenden Papers. Sie wurde nicht von den Autoren verfasst oder gebilligt. Für technische Genauigkeit konsultieren Sie das Originalpaper. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Stellen Sie sich die Erde als ein riesiges, atmendes Haus vor. Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler herauszufinden, wie viel von dem „Abgas“, das wir Menschen in die Luft pumpen – speziell Kohlendioxid (CO2) –, genau von den Lungen des Planeten wieder eingesaugt wird. Eine der wichtigsten Lungen ist der Ozean. Wenn CO2 in Meerwasser gelöst wird, ist das so, als würde der Ozean einen tiefen Atemzug nehmen, indem er das Gas aus der Atmosphäre zieht und wegspeichert. Dieser Prozess ist entscheidend, da er das fiebrige Erwärmen des Planeten verlangsamt. Der Arktische Ozean ist jedoch eine knifflige, eisige Lunge. Er ist bedeckt mit treibendem Eis, das kommt und geht, und er ist umgeben von Landmassen, die schmelzen und ihn mit Süßwasser überfluten. Da es so schwierig ist, dorthin zu gelangen und Dinge direkt zu messen, haben Wissenschaftler nur geschätzt, wie gut diese eisige Lunge arbeitet. Sie nutzen zwei Hauptwege, um zu schätzen: entweder durch das Betrachten des Wassers selbst (Bottom-up) oder durch das Betrachten der Luft darüber (Top-down). Diese Arbeit handelt vom „Top-down“-Ansatz, der so ist, als würde man versuchen herauszufinden, wie viel eine Person gegessen hat, indem man misst, wie viel Luft sie ausgeatmet hat, anstatt die Essensreste zu wiegen.
Die Forscher in dieser Studie beschlossen, einen frischen Blick auf die Kohlenstoff-Diät des Arktischen Ozeans für die Jahre 2000 bis 2017 zu werfen. Sie verwendeten ein hochintelligentes Computersystem namens GEOS-Chem-LETKF, das wie ein riesiger Detektiv fungiert. Dieser Detektiv nimmt CO2-Messungen von Luftstationen auf der ganzen Welt entgegen und arbeitet rückwärts, um herauszufinden, woher dieses Gas kam oder wohin es ging. Sie fanden heraus, dass der Arktische Ozean tatsächlich ein hungriger CO2-Esser ist und als Netto-Schwamm fungiert, der CO2 aus der Luft aufsaugt. Im Durchschnitt saugte der Ozean während dieser 18 Jahre etwa 56,0 ± 8,0 TgC pro Jahr an Kohlenstoff auf. Das ist deutlich mehr als ihre ursprüngliche „beste Schätzung“ (die sogenannte Prior-Schätzung) von 30,19 ± 13,8 TgC pro Jahr, was darauf hindeutet, dass der Ozean noch hilfreicher bei der Kühlung des Planeten ist als bisher angenommen.
Aber hier kommt die Wendung in der Geschichte: Die Arbeit des Detektivs hängt vollständig von den Hinweisen ab, die er hat. Das Team stellte fest, dass ihre „Top-down“-Schätzung stark von einer sehr kleinen Anzahl von Luftstationen beeinflusst wurde, die weit im Norden liegen. Um dies zu testen, spielten sie ein „Was wäre wenn“-Spiel. Sie ließen ihr Computermodell erneut laufen, aber diesmal taten sie so, als existierten bestimmte Stationen nicht. Als sie die Daten einer Station in Alert, Kanada (ALT), entfernten, sank die geschätzte Menge an Kohlenstoff, die der Ozean gegessen hatte, drastisch um 31 ± 7,3 TgC pro Jahr. Es war, als hätte der Detektiv plötzlich einen wichtigen Hinweis vergessen und gedacht, der Ozean würde viel weniger essen, als er tatsächlich tut. Wenn sie hingegen die Daten einer Station in Tiksi, Russland (TIK), entfernten, ging die Schätzung tatsächlich um 3,2 ± 9,0 TgC pro Jahr nach oben.
Das Paper legt nahe, dass das aktuelle Netzwerk von Luftstationen in der Arktis zu dünn besiedelt ist, um vollkommen zuverlässig zu sein. Es ist wie der Versuch, ein Rätsel mit nur zwei oder drei Zeugen zu lösen; wenn einer von ihnen aufhört zu sprechen oder eine andere Geschichte erzählt, ändert sich die gesamte Lösung. Die Autoren weisen darauf hin, dass die Station in Tiksi bereits nach 2018 aufgehört hat, Daten zu melden, was ein Problem darstellt, da ihre Simulationen zeigten, dass sie ein entscheidendes Puzzleteil für das Verständnis davon war, wie verschiedene Teile der Arktis, wie das Barentsmeer und das Beaufort-Schelfgebiet, mit Kohlenstoff umgehen. Während die Studie bestätigt, dass die Arktis eine bedeutende Kohlenstoffsenke ist, warnt sie davor, dass unsere Schätzungen darüber, wie viel Kohlenstoff genau absorbiert wird, unsicher bleiben werden, wenn wir das Netzwerk der Luftstationen nicht erweitern, um mehr Augen am Himmel zu haben. Der Ozean tut seinen Job, aber wir brauchen bessere Werkzeuge, um genau zu messen, wie gut er es tut.
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