研究人员发现了一条北极碳传送带捕获了数百万吨的二氧化碳

科学家们发现了一条富碳物质从富饶的北极沿海水域向深海移动的新途径。每年,富含碳的颗粒在巴伦支海和喀拉海的陆架上的转移可以在北极深海中捕获多达360万公吨的二氧化碳达数千年之久。

根据阿尔弗雷德-魏格纳研究所和其他机构的研究人员,这条以前未知的运输路线利用生物碳泵和洋流来吸收大气中的二氧化碳,其规模相当于冰岛的年度总排放量。他们最近在《自然-地球科学》杂志上发表了他们的发现。

与其他大洋相比,北冰洋中部的生物生产力有限。这是由于极夜或海冰覆盖造成的阳光有限,以及可用的营养源稀少。因此,上层水的微藻类或浮游植物比其他水域的同行获得的能量更少。

因此,当2018年8月和9月在俄罗斯研究船Akademik Tryoshnikov号上进行的ARCTIC2018考察中,在北极中部的南森盆地发现了大量的微粒–即储存在植物遗体中的碳,这让人非常惊讶。

随后的分析显示,有一个水体的大量颗粒碳深度达两公里(1.2英里),由巴伦支海的底水组成。后者是在冬季海冰形成时产生的,然后冷而重的水下沉,随后从浅海大陆架流下大陆坡,进入北极盆地深处。

“根据我们的测量,通过这种水体运输,每天有超过2000公吨的碳流入北极深海,相当于8500公吨的大气二氧化碳。《自然-地球科学》研究的第一作者、亥姆霍兹极地和海洋研究中心阿尔弗雷德-魏格纳研究所的海洋学家Andreas Rogge博士解释说:”推算出的年总量甚至达到1360万吨二氧化碳,这与冰岛的年排放总量规模相同。”

这股富含碳元素的水从巴伦支海和喀拉海陆架一直延伸到北极盆地的大约1000公里(620英里)。鉴于这个新发现的机制,已经被称为北极地区最富饶的边缘海的巴伦支海似乎可以有效地从大气中清除大约30%的碳。此外,基于模型的模拟确定,外流表现为季节性的脉冲,因为在北极的沿海海域,浮游植物对二氧化碳的吸收只发生在夏季。

了解碳循环中的运输和转化过程对于建立全球二氧化碳预算,从而预测全球变暖至关重要。在海洋表面,单细胞藻类从大气中吸收二氧化碳,并在老化后向深海沉降。一旦以这种方式结合的碳到达深海,它就会停留在那里,直到翻转的水流将水带回海洋表面,这在北极地区需要几千年的时间。

而如果碳沉积在深海沉积物中,它甚至可以被困在那里数百万年,因为只有火山活动才能释放它。这个过程,也被称为生物碳泵,可以长期从大气中清除碳,是我们星球碳循环中的一个重要的汇。这个过程也代表了当地深海动物如海星、海绵和蠕虫的食物来源。只有进一步的研究才能告诉我们,生态系统实际吸收的碳的百分比是多少。

极地大陆架海域还蕴藏着其他基本未开发的区域,在这些区域中,底层水形成并流入深海。因此,可以假设这种机制作为碳汇的全球影响实际上要大得多。”然而,由于持续的全球变暖,更少的冰,因此更少的底水被形成。同时,浮游植物可以获得更多的光照和营养物质,使更多的二氧化碳被束缚。因此,目前不可能预测这种碳汇将如何发展,确定潜在的临界点迫切需要更多的研究,”Andreas Rogge说。