Om det finns någonstans för koldioxid att försvinna i stora mängder från atmosfären, det är i jordens hav. Där, enorma populationer av plankton kan suga upp koldioxid från ytvatten och tappa upp det som en del av fotosyntesen, generera energi för sin försörjning. När plankton dör de sjunker tusentals meter, ta med sig kolet som en gång var i atmosfären, och stoppar den i djuphavet.

Haven, därför, har fungerat som en naturlig svamp för att avlägsna växthusgaser från atmosfären, hjälper till att kompensera effekterna av klimatförändringar.

Men nu har MIT -klimatforskare funnit att havets exporteffektivitet, eller fraktionen av den totala planktontillväxten som sjunker till djupet, minskar, främst på grund av stigande globala temperaturer.

I en ny studie publicerad i tidskriften Limnologi och oceanografiska brev , forskarna beräknar det, under de senaste 30 åren, eftersom temperaturen har stigit över hela världen, mängden kol som har tagits bort och lagrats i djuphavet har minskat med 1,5 procent.

För att sätta detta nummer i perspektiv, varje år, cirka 50 miljarder ton nytt plankton blomstrar i ythavet varje år, medan cirka 6 miljarder ton död plankton sjunker till djupare vatten. En minskning av exporteffektiviteten med 1,5 procent skulle innebära att cirka 100 miljoner ton extra plankton har stannat nära ytan varje år.

"Vi tänkte att mängden kol som inte sjunker till följd av global temperaturförändring liknar den totala mängden koldioxidutsläpp som Storbritannien pumpar ut i atmosfären varje år, "säger författaren B.B. Cael, en doktorand vid MIT:s Department of Earth, Atmosfär och planetvetenskap (EAPS). "Om kol bara står i ytan, det är lättare för det att hamna tillbaka i atmosfären. "

Caels medförfattare på tidningen är Kelsey Bisson från University of California i Santa Barbara och Mick Follows, docent i EAPS.

Fotosyntesers kontra andningsskydd

2016, laget började först undersöka om havsytemperaturen påverkar havets exporteffektivitet. Gruppens huvudsakliga forskningsfokus ligger på marina mikrober, inklusive interaktioner mellan gemenskaper, och deras effekter på och reaktioner på klimatförändringar.

När man studerar exporteffektivitet, forskarna identifierade två processer i ytmikrober som påverkar den hastighet med vilken kol dras ner till djuphavet:Fotosyntetiserande organismer som plankton absorberar koldioxid från ytvatten, fixering av kol i deras system; andningsorganismer som bakterier och krill tar upp syre och avger koldioxid till omgivande vatten.

Baserat på fotosyntesens och andningens kemi, forskarna insåg att de två processerna svarar olika beroende på temperatur. Fotosyntetisatorer växer och dör relativt snabbare i kallare miljöer, medan andningsskydd är relativt mer aktiva vid varmare temperaturer.

2016, forskarna utvecklade en enkel modell för att förutsäga havets hastighet för att dra ner kol vid givna havsytemperaturer. Deras resultat matchade med inspelade observationer av mängden kol som exporteras till djuphavet.

"Vi hade ett enkelt sätt att beskriva hur vi tror att temperaturen påverkar exporteffektiviteten, baserat på denna grundläggande metabola teori, "Säger Cael." Nu, kan vi använda det för att se hur exporteffektiviteten har förändrats under den tidsperiod där vi har bra temperaturrekord? Det är så vi kan uppskatta om exporteffektiviteten förändras till följd av klimatförändringarna. "

Ut till havet

För detta nya papper, forskarna använde modellen för att uppskatta havets exporteffektivitet under de senaste tre decennierna. Sedan 1982 har satelliter, fartyg, och bojar har gjort mätningar av havets yttemperaturer runt om i världen, vilka forskare har i genomsnitt för varje uppmätt plats och aggregerat i offentligt tillgängliga databaser.

För denna studie, laget använde temperaturmätningar från tre olika databaser, tas varje månad från 1982 till 2014, för platser runt om i världen. Gruppen använde temperaturen för att uppskatta exporteffektivitet över det globala havet för varje månad, baserat på deras enkla modell. De spårade förändringen i exporteffektivitet över hela världen, under den 33-årsperiod under vilken mätningar fanns tillgängliga.

De fann att över hela världen, den hastighet med vilken havet drar ner kol har minskat med 1 till 2 procent sedan 1982. Havytytemperaturerna har ökat under denna period.

"Folk förväntade sig sannolikt en minskning av exporteffektiviteten, men det jag tycker är intressant är, vi har ett bra sätt att försöka kvantifiera det, "Säger Cael." Vi kan uppskatta att under de senaste 30 åren har exporteffektiviteten har minskat med 1 eller 2 procent, så 1 till 2 procent mindre av den totala planktonproduktiviteten gör att den kommer ur ytan, vilket faktiskt är ett ganska stort antal. "

Cael säger att lagets modell potentiellt kan tillämpas för att förutsäga havets framtid som en kolsänka, även om osäkerhet i temperaturprognoser gör detta till ett mycket mer komplicerat mål.

"Hur kol rör sig på jorden är grundläggande för att förstå både jordens biosfär och klimat, och kräver förståelse för hur kol rör sig genom havet, "Cael säger." Den här [modellen] är något du potentiellt kan tillämpa på temperaturprognoser, att gissa hur kol kommer att röra sig genom jorden i framtiden. "

Denna artikel publiceras på nytt med tillstånd av MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), en populär webbplats som täcker nyheter om MIT -forskning, innovation och undervisning.