CLIMATE CHANGE

In a warming world the ocean will struggle as a carbon sink

新的模型显示,与动力学更简单的模型相比,海洋作为碳汇的能力甚至更大的削弱. Photo: J. Jost/Unsplash

生物反馈意味着海洋将努力从大气中去除预期的碳量

Story highlights

  • 地球系统模型预测,气候变化将导致海洋碳吸收速率逐渐减弱
  • 但是大多数模型都没有考虑到气候变暖和营养供应减少对碳的伟德官方网址 & nutrient recycling and biodiversity
  • If these aspects are considered, 未来海洋作为碳汇的能力将会更大的削弱

ONLY SCRATCHING THE SURFACE: The world’s oceans are a massive carbon sink, 吸收了人类排放的四分之一的二氧化碳.

With warmer water able to hold less dissolved carbon dioxide, 预计全球气温上升将逐渐削弱海洋从大气中吸收碳的能力.

But carbon solubility is not the only factor at play. Biological activity also plays an important role, 随着有机物在水中下沉,将碳从海洋表面转移到更深层.

However, most Earth system models, 包括政府间气候变化专门委员会(IPCC)用于未来预测的数据, 没有充分说明这种所谓的“生物泵”将如何应对气候变化,并伟德官方网址海洋作为碳汇的能力.

Greater weakening

To address this gap, a new paper in Earth System Dynamics led by David Armstrong McKay, with Sarah Cornell, Johan Rockstrom from the Stockholm Resilience Centre, and Katherine Richardson from the University of Copenhagen, 通过微生物和多种大小的浮游生物,将对温度敏感的碳和营养物质循环纳入现有的海洋碳循环模型.

By better accounting for these ecological dynamics , 与动力学更简单的模型相比,海洋作为碳汇的能力甚至更大的削弱.

我们的结果清楚地表明,通过包括关键的生态过程, 地球系统模型可以更好地代表生态系统和气候之间的复杂反馈.

David Armstrong McKay, lead author

气候变暖加快了光合作用和呼吸作用等生物过程的代谢速率. However, since respiration increases faster than photosynthesis, 这意味着有机碳在被回收之前的沉降距离更短. 这增加了海洋表面的碳含量,从而限制了更多的二氧化碳可以从大气中溶解.

示意图说明了变暖对软组织生物泵的伟德官方网址.

Crucial for future calculations

A warmer surface ocean also mixes less readily with deeper, nutrient-rich water, 这意味着气候变化正在逐渐减少向地表提供的新营养物质. 这有利于较小的浮游生物,而不是较大的浮游生物,但较小的浮游生物产生较少的下沉碳.

这意味着,即使再矿化深度或生态系统结构的微小变化,也可能对大气中的二氧化碳产生重大伟德官方网址, potentially acting as a positive climate feedback mechanism.

“在地球系统模型中纳入这些对气候变化的生态响应对于解决复杂的气候反馈和预测海洋碳汇的未来行为至关重要,” say the authors.

Methodology

In this study researchers use ecoGEnIE, “中等复杂的地球系统模型”(所谓“中等复杂的地球系统模型”比最复杂的气候模型更简单)的最新版本, 但仍然能够以较低的计算成本解决关键动态问题),称为cGEnIE. EcoGEnIE允许依赖温度的再矿化率(TDR)和多种浮游生物大小,具有灵活的营养化学计量(i.e. “trait-based ecology”, ECO).

激活这两种机制可以评估生态动力学(特别是浮游生物大小的变化)和温度依赖的再矿化对从表层海洋(“生物泵”)输出响应气候变化的颗粒有机碳(POC)的伟德官方网址. 我们通过分别或同时启动TDR和ECO来分离这些伟德官方网址, 在未来的排放情景下运行ecoGEnIE.6], moderate [RCP4.5], high [RCP6.0], to very high [RCP8.5] emissions based on IPCC AR5) until the year 2500.

Link to publication

Published: 2021-12-13