Ploaia ajută oceanul să capteze mai mult carbon

În urmă cu trei decenii, David Ho a amenajat două piscine pentru copii roz, cu model de dinozauri, în parcarea unei clădiri NOAA din Miami, unde furtunile de după-amiază erau frecvente. Avea 22 de ani, proaspăt terminat studiile de licență și lucra ca tehnician la NOAA.

A umplut ambele bazine cu apă, a adăugat un trasor de gaz și a pus un baldachin peste unul ca control. Apoi, în fiecare zi, timp de câteva luni, a așteptat ploaia, udându-se în timp ce scotea probe din fiecare bazin în seringi de sticlă.

„A fost destul de mizerabil”, a spus el, „dar am obținut niște rezultate interesante”.

Aceste experimente timpurii au arătat că ploaia mărește viteza de transfer a dioxid de carbon (CO2), sau eficiența cu care este transferat din aer în apă. Hoacum oceanograf la Universitatea din Hawai’i la Manoa, a continuat subiectul de cercetare de atunci, examinând efectul la o NASA simulator de ploaie și în timpul călătoriilor de cercetare în Pacific.

Ultimul lui studiu este punctul culminant al acestei lucrări, oferind prima estimare globală și cuprinzătoare a ceea ce se întâmplă cu fluxurile de CO2 atunci când ploaia lovește ocean. Oceanul global preia cam un sfert a emisiilor de CO2 din activitățile umane, iar această cercetare arată că precipitațiile cresc această absorbție cu 140-190 de milioane de tone metrice, sau 5%-7%, pe an.

„Ar putea fi surprinzător că ar trebui să dureze atât de mult pentru a cuantifica acest proces, dar parțial se datorează faptului că aceasta este o problemă greu de examinat”, a spus Ho. Cele mai multe măsurători ale concentrațiilor de gaz din ocean provin de la nave, care colectează probe de apă la o adâncime de 5-7 metri. Dar pentru că ploaia lovește la suprafață, efectele ei sunt invizibile la acele adâncimi. „Acest lucru a fost ignorat pentru că nu avem datele”.

Turbulență, diluare și depunere umedă

Absorbția dioxidului de carbon în ocean nu este uniformă. Unele regiuni acționează ca niște chiuvete, atragând gazul în jos, în timp ce alte zone îl eliberează.

Când o picătură de ploaie cade în ocean, schimbă temporar fizica și chimia apei de mare din jurul său. Studiul a identificat trei mijloace principale prin care ploaia crește absorbția de carbon de către ocean: turbulența, diluarea și depunerea umedă.

Când o picătură lovește suprafața, generează turbulențe care aduce mai multă apă în contact cu atmosfera și cu carbonul pe care îl conține. Fiecare picătură este, de asemenea, un strop de apă relativ dulce, care diluează apa de mare și modifică gradientul de concentrație aer-mare de CO2, permițând o absorbție mai mare. Și, în sfârșit, depunerea umedă se referă la modul în care fiecare picătură absoarbe CO2 pe măsură ce cade prin atmosferă, apoi injectează acel gaz direct în ocean.

Înrudit: „Nu mai considerăm că este o probabilitate scăzută”: colapsul curentului cheie atlantic ar putea avea efecte catastrofale, spune oceanograful Stefan Rahmstorf

Depunerea umedă este un flux unidirecțional, a spus Rik Wanninkhofun oceanograf la NOAA care a fost pionier în utilizarea trasorilor chimici inerți pentru a studia schimburile de gaze dintre aer și apă. Wanninkhof nu a fost implicat în cel mai recent studiu, dar a lucrat cu Ho la experimentele din bazin. „Nu ne-am gândit la acest lucru în studiile timpurii, dar la scară globală, această cercetare arată că acesta este probabil unul dintre cele mai mari efecte ale ploii asupra fluxurilor de dioxid de carbon”, a spus el.

Studiul a fost condus de Laetitia Parc ca parte a studiilor doctorale la Sorbonne Université. Pentru ea, cea mai semnificativă constatare este că dimensiunea acestui efect de ploaie asupra absorbției de carbon din ocean este comparabilă cu dimensiunea dezechilibrului global de carbon sau cu diferența estimată dintre emisiile totale de carbon și absorbția totală de carbon de către ocean și pământ. Capacitatea de a cuantifica aceste procese la scară mică la interfața aer-mare ar trebui să îmbunătățească capacitatea oamenilor de știință de a modela fluxurile de carbon între atmosferă și ocean, a spus ea.

Urmărirea tiparelor de ploaie peste ocean

O parte esențială a cercetării este un model, dezvoltat de coautor Hugo Bellengercare urmărește schimbările de salinitate induse de ploaie la suprafața oceanului. „Modelele fizice pentru pielea oceanului au fost dezvoltate pentru prima dată în anii 1960”, a spus Bellenger, modelator de climă la Laboratoire de Météorologie Dynamique de la Centrul Național de Cercetare Științifică din Franța (CNRS). „Dar în timp ce au urmărit bine schimbările de temperatură, acolo [was previously] nicio măsurare a omologul său salinității.”

Acest model a permis cercetătorilor să delimiteze unde ploaia are cel mai puternic impact. Turbulența și diluția joacă un rol important în zonele tropicale, care se caracterizează prin ploi abundente și vânturi slabe. Efectele depunerilor umede sunt, de asemenea, semnificative în regiunile tropicale, precum și în alte zone cu precipitații abundente, cum ar fi urmele furtunilor și Oceanul de Sud.

Aceasta a venit ca o surpriză.

“Ne așteptam ca ploaia să crească în principal absorbția de carbon la tropice. Să descoperim că ar putea avea un impact vizibil și în regiunile de latitudini mai înalte a fost neașteptat”, a spus Parc.

Tatiana Ilyinaun om de știință al Pământului și modelator al ciclului carbonului de la Universität Hamburg, care nu a fost implicat în cercetare, a declarat că studiul a cuantificat un efect care până acum nu a fost luat în considerare în estimările observaționale sau bazate pe modele ale bugetului global de carbon. „Trimite un semnal puternic că nu avem nicio scuză să nu luăm în considerare aceste efecte în estimările noastre privind bugetul global de carbon”.

Efectul ar putea deveni mai puternic pe măsură ce lumea se încălzește și precipitațiile cresc: echipa a descoperit că ratele depunerilor umede cresc odată cu rata precipitațiilor. Furtunile aruncă deja mai multe ploi, iar oamenii de știință se așteaptă ca modelele de precipitații peste ocean să se schimbe odată cu schimbările climatice. În analiza lor, bazată pe observațiile prin satelit și reanalizarea seturilor de date meteorologice globale din 2008 până în 2018, cercetătorii au observat o tendință de ușoară creștere a efectului ploii asupra absorbției de carbon de către ocean.

Lucrarea atrage atenția asupra unui alt feedback neconsiderat anterior de carbon-climă, a spus Ilyina. „Obținerea corectă a modelelor de precipitații a fost o problemă de lungă durată în modelele globale. Acum știm că acest lucru are implicații directe pentru cuantificarea rezervorului de carbon din ocean”.

Acest articol a fost publicat inițial pe Eos.org. Citiți articol original.

Veronika Meduna este editor științific și jurnalist cu sediul în Noua Zeelandă. Ea acoperă științele vieții și ale pământului, precum și cercetarea polară și schimbările climatice, iar munca ei a apărut în NZ Geographic, Nautilus, New Scientist și Eos.