Более глубокое изучение зимних антарктических вод, поглощающих углерод

Каждый год с наступлением зимы в Южном полушарии ледяной антарктический воздух обрушивается на Южный океан. Холод рассеивает тепло поверхностных вод, и в верхних слоях моря формируются холодные, плотные слои. Этот холодный водный массив, известный как субантарктическая модальная вода (Subantarctic Mode Water, SAMW), накапливается к северу от Антарктического циркумполярного течения, а затем движется на север вглубь океана.

SAMW является важнейшим компонентом глобальной климатической системы и критически важна для понимания изменения климата. По мере того как глобальная океаническая конвейерная лента усваивает эту зимнюю водную массу, хорошо перемешанная вода транспортируется в Тихий и Индийский океаны, принося с собой питательные вещества, кислород и углерод — в огромных количествах. Южный океан поглощает 50% всего углерода, усваиваемого мировым океаном. Модели и наблюдения показывают, что в SAMW накоплено 20% антропогенного углеродного запаса океана и более половины поглощенного им антропогенного тепла.

В новом исследовании, опубликованном в журнале AGU Advances, Бушinsky и Черовечки охарактеризовали SAMW, используя новые данные, собранные массивом биохимических поплавков Biogeochemical Argo (BGC-Argo). Эти плавающие роботы измеряют содержание кислорода, нитратов и pH на глубинах до 2000 метров. За семь лет наблюдений ученые изучили SAMW по всей области ее зимнего формирования.

Авторы обнаружили, что SAMW, формирующаяся в тихоокеанском секторе, холоднее, менее соленая, а также содержит больше кислорода, нитратов и растворенного неорганического углерода, чем ее аналог в индоокеанском секторе. Тихоокеанская SAMW также демонстрировала маятниковую изменчивость по годам, связанную с Южной кольцевой модой и Эль-Ниньо — Южным колебанием, доминирующими климатическими режимами изменчивости в этом регионе.

В обоих типах вод биогеохимические свойства зависят от плотности вновь образовавшейся воды. Кроме того, при первоначальном формировании SAMW является недонасыщенной кислородом, что, по мнению авторов, связано с охлаждением и вовлечением глубинных вод, обедненных кислородом, что противодействует поступлению кислорода из атмосферы.

Наконец, результаты показали, что парциальное давление углекислого газа во время формирования SAMW было близко к атмосферному или превышало его. Это говорит о том, что формирование SAMW напрямую не является драйвером поглощения современного CO₂ океаном, однако эта водная масса может оставаться общим стоком для антропогенного углерода. Улучшенное понимание формирования и фундаментальных свойств SAMW будет иметь значение для моделей подповерхностного океана, интерпретации океанических измерений и, в конечном итоге, для глобальных климатических и биогеохимических моделей.