Mer än 100 oceaniska flottar dyker och driver nu i södra oceanen runt Antarktis under vintern. Dessa instrument samlar in data från en plats och säsong som fortfarande är mycket dåligt studerade, trots dess viktiga roll för att reglera det globala klimatet.

En ny studie från University of Washington, Monterey Bay Aquarium Research Institute, Princeton University och flera andra oceanografiska institutioner använder data som samlats in av de flytande drönarna under tidigare vintrar för att lära sig hur mycket koldioxid som överförs av de omgivande haven. Resultaten visar att på vintern släpper det öppna vattnet närmast havsisen som omger Antarktis betydligt mer koldioxid än man tidigare trott.

"Dessa resultat kom som en riktigt stor överraskning, eftersom tidigare studier visade att södra oceanen absorberade mycket koldioxid, "sa huvudförfattaren Alison Gray, en UW biträdande professor i oceanografi. "Om det inte är sant, som dessa uppgifter tyder på, då betyder det att vi måste tänka om Sydhavets roll i koldioxidcykeln och i klimatet. "

Tidningen publiceras den 14 augusti Geofysiska forskningsbrev .

Data samlades in genom Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling (SOCCOM) -projektet baserat på Princeton University. National Science Foundation, genom sitt Office of Polar Programs, finansierade insatsen på 21 miljoner dollar för att placera dussintals flytande robotar för att övervaka vattnet runt Antarktis och lära sig hur det fungerar i det globala klimatsystemet.

"Detta är vetenskap som mest spännande - en stor utmaning för vår nuvarande förståelse möjliggjord av extraordinära observationer från tillämpning av ny teknik för att studera tidigare outforskade områden i havet, "sa medförfattare och SOCCOM-direktör Jorge Sarmiento vid Princeton University. Gray genomförde forskningen som postdoktor i Sarmientos forskargrupp.

"Våra observationer har viktiga konsekvenser för vår förståelse av den globala koldioxidcykeln, "Sarmiento sa." Vi finner att södra oceanen för närvarande är nära neutral när det gäller avlägsnande av kol från atmosfären, i motsats till tidigare studier som tyder på att det finns ett stort kolupptag i södra oceanen. Dessa resultat kan förenas om det finns en motsvarande oobserverad kolupptagning som väntar på att upptäckas någon annanstans i havet. "

Tidigare vintermätningar i regionen hade huvudsakligen kommit från fartyg som reste över Drake Passage för att leverera forskningsstationer i Antarktis. Dessa uppgifter var få och långt mellan.

"Efter fyra års SOCCOM, den stora majoriteten av informationen om kemin i södra oceanen kommer från dessa flottörer, "Grey sa." Vi har fler mätningar från de senaste åren än alla decennier som kom innan. "

Det finns skäl så få tidigare vintermätningar finns. Stormar i Antarktis är några av de hårdaste på planeten. På vintern, den cirkumpolära strömmen och vindarna har ingen barriär för att riva runt kontinenten. Den genomsnittliga stormen varar fyra dagar, Sa Gray. Medeltiden mellan stormar är sju dagar.

"På vintern är det väldigt stormigt, och vindarna är extremt starka, och det är mörkt, "Sa Gray." Det skulle vara en ganska olycklig plats att vara på ett fartyg. "

SOCCOM -projektet lanserades eftersom denna region också spelar en unik roll i klimatet. Det är en av få platser där vatten som tillbringat århundraden i djuphavet reser hela vägen upp till ytan för att åter ansluta sig till ytströmmarna och ansluta till atmosfären.

Kolatomer rör sig mellan stenar, floder, växter, hav och andra källor i en livscykel på planeten. Att lära sig hastigheten för dessa olika överföringar hjälper till att förutsäga de långsiktiga halterna av koldioxid, en molekyl som frigörs genom att förbränna fossila bränslen som, när det ackumuleras i atmosfären, fångar upp värme.

De nya observationerna samlades in med flytande instrument som driver med strömmarna och kan styra deras flytkraft för att samla observationer på olika djup. Instrumenten dyker ner till 1 kilometer och flyter med strömmarna i nio dagar. Därefter sjunker de ännu längre, till 2 kilometer, och sedan stiga tillbaka till ytan medan du mäter vattenegenskaper. Efter ytan strålar de sina observationer tillbaka till stranden via satellit.

Till skillnad från de vanligare Argo -flottörerna, som bara mäter havstemperatur och salthalt, SOCCOM -flottörerna övervakar också upplöst syre, kväve och pH. Det nya papperet använder pH -mätningarna för att beräkna mängden löst koldioxid, och använder sedan det för att räkna ut hur starkt vattnet absorberar eller avger koldioxid till atmosfären.

Tittar på cirklar med ökande avstånd från sydpolen, författarna finner att på vintern släpper det öppna vattnet bredvid de isisbelagda vattnen runt Antarktis betydligt mer koldioxid ut än väntat till atmosfären.

"Det är inte förvånande att vattnet i denna region är avgaser, eftersom djupvattnet är exceptionellt rikt på kol, "Grey sa." Men vi underskattade storleken på avgasningen eftersom vi hade så lite data från vintermånaderna. Det betyder att södra oceanen inte tar upp så mycket kol som vi trodde. "

Den publicerade studien analyserar data som samlats in av 35 flottörer mellan 2014 och 2017. Gray analyserar nu nyare data från fler instrument för att identifiera säsongs- eller flerårstrender, där mönstren kan förändras från ett år till nästa.

"Det finns definitivt stark variation på dekadala skalor i södra oceanen, "Sa Gray." Och modellerna finns verkligen överallt i den här regionen. SOCCOM -flottörerna tillhandahåller nu data vid tidpunkter och platser där vi tidigare inte hade någonting, och det är ovärderligt för att begränsa modellerna och förstå dessa trender. "

Att få denna typ av data är extremt svårt att göra i södra oceanen, som är bland världens mest turbulenta vattendrag, men samtidigt är det avgörande för att skapa en övergripande global bild av hur koldioxid i atmosfären interagerar med polarhavet.

"Antarktis vatten, tills nu, har varit en datafattig region för den här typen av mätningar, "sa Peter Milne, programchef för havs- och atmosfärsvetenskap vid NSF Office of Polar Programs. "SOCCOM, använder teknik som tidigare inte var tillgänglig för forskare, redan bevisar sitt värde genom att samla in information som annars i stort sett skulle förbli ouppnåelig. "