Измерения с парусников улучшают оценки поглощения CO₂ океаном

Во время учебных круизов и регат моряки собирают ценные данные для климатических исследований в море. Исследование, опубликованное в Science Advances, показало, что эти данные могут помочь улучшить оценки морского поглотителя углерода.

В настоящее время океан поглощает более четверти антропогенного диоксида углерода (CO₂). Без этого значительного стока больше CO₂ оставалось бы в атмосфере, ускоряя изменение климата. Поэтому для климатической науки важно максимально точно количественно оценить этот сток. Для этого необходимы измерения CO₂, растворенного в поверхностном слое океана, выраженные как парциальное давление pCO₂.

Исследователи собрали миллионы записей с кораблей, буев, поплавков и парусных дронов в Атласе CO₂ поверхностного океана (SOCAT). Глобальные оценки морского поглотителя CO₂, которые также включены в отчеты Межправительственной группы экспертов по изменению климата (IPCC), основаны на этих данных. Однако точки данных в SOCAT покрывают лишь небольшую часть океана. В частности, не хватает данных из некоторых ключевых регионов, таких как районы вокруг Антарктиды.

В Институте метеорологии Макса Планка (MPI-M) Жаклин Бенке вместе с коллегами из Университета Гамбурга, Центра океанических исследований GEOMAR имени Гельмгольца в Киле и Фламандского морского института (VLIZ) в Бельгии исследовала вопрос, могут ли измерения, выполненные на борту парусных лодок, помочь заполнить эти пробелы. Её работа связана с гражданской научной инициативой Team Malizia, которая с 2018 года собирает данные на регатах, таких как Vendée Globe, под научным руководством MPI-M и GEOMAR.

Ранее Бенке и её коллеги показали, что данные наблюдений, собранные Team Malizia в период с 2018 по 2021 год, включая одно кругосветное плавание, оказывают значительное влияние на оценки регионального поглощения углерода, особенно в Южном океане.

Новое исследование изучило, в какой степени данные с парусников не только изменяют, но и улучшают оценки океанического стока. Для этого исследователи создали глобальную карту pCO₂ с помощью океанической модели MPI-OM/HAMOCC и проверили, приводят ли определённые стратегии измерений к оценке поглотителя CO₂, более согласующейся с моделью. Оценки генерировались с использованием алгоритма машинного обучения.

Результат показал, что при обучении искусственного интеллекта только на объёме данных, эквивалентном текущей сети наблюдений, морской поглотитель углерода недооценивался. То же самое происходило при добавлении данных, имитирующих отбор проб командами Team Malizia и Nexans-Wewise в период 2018–2021 гг. Однако когда учёные включили дополнительные измерения ещё из двух кругосветных плаваний, поглотитель CO₂ в Северной Атлантике и Южном океане усиливался, что соответствовало моделированию.

«Это означает, что хотя количество данных до определённой степени может компенсировать потенциально ограниченное качество, регулярная калибровка и техническое обслуживание необходимы для избежания систематической ошибки измерений», — сказала Бенке.

Несмотря на улучшение оценки морского поглотителя углерода, долгосрочная динамика поглощения CO₂ в Южном океане даже с двумя дополнительными кругосветными плаваниями точно не фиксируется, и тенденция продолжает переоцениваться. По мнению авторов, дальнейшие наблюдения срочно необходимы, и данные с парусников могут помочь удовлетворить этот спрос.