Mer än två mil under havets yta, mikrober, maskar, fiskar, och andra stora och små varelser trivs. De förlitar sig på transport av döda och förfallna ämnen från ytan (marin snö) för mat på dessa mörka djup.

Upp nära havsytan, koldioxid från atmosfären införlivas i kropparna hos mikroskopiska alger och djuren som äter dem. När de dör, dessa organismer sjunker till djupet, bär kol med dem.

Denna tillförsel av kol till djuphavet är inte stabil. Ibland, marina till år värde av marin snö faller till avgrunden under mycket korta "puls" -händelser.

I en ny studie publicerad i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ), MBARI -forskare och deras medarbetare visar att det har skett en ökning av pulshändelser utanför Kaliforniens kust. De visar också att även om sådana episoder är mycket viktiga för kolcykeln, de är inte väl representerade i globala klimatmodeller.

MBARI Senior Scientist Ken Smith har studerat hur djuphavssamhällen reagerar på förändrad koldioxidförsörjning under de senaste 29 åren på en djuphavsforskningsplats som heter Station M. Denna långsiktiga övervakningsplats är 4, 000 meter (2,5 miles) under havsytan och 220 kilometer (124 miles) utanför Kaliforniens kust. Detta är den enda djuphavsplatsen i världen där kontinuerlig tillgång och efterfrågan på kol registreras i detalj som en tidsserie.

En serie autonoma instrument på station M hjälper forskare att studera pulshändelserna och deras inverkan på djuphavsbiota. Två uppsättningar sedimentfällor, hängande 50 och 600 meter över havsbotten, samla den sjunkande marina snön var 10:e dag. På botten, time-lapse-kameror tar varje timme fotografier av havsbotten, som hjälper forskare att upptäcka förändringar i mängden marin snö och förändringar i djursamhällen.

Sedan 2011, MBARI's Benthic Rover, ett autonomt undervattensfordon i storleken på en liten bil, har kravlat 11 kilometer (sju mil) över havsbotten vid station M. Den mäter syreförbrukning av mikrober och djur på botten, låta forskare uppskatta hur mycket mat (kol) som konsumeras.

De PNAS studien fokuserade på sex perioder mellan 2011 och 2017 då stora mängder marin snö nådde sedimentfällor vid station M. Under dessa episodiska pulshändelser, fyra gånger mer kol nått djuphavet varje dag, i jämförelse med icke-pulsdagar.

Jämfört med de första 20 åren av tidsserien, pulshändelser blev vanligare efter 2011. Av det totala kol som nådde sedimentfällorna vid 3, 400 meters djup från 2011 till 2017, över 40 procent anlände under pulshändelserna.

"Dessa händelser blir en mycket större del av kolcykeln, "sa Christine Huffard, en marinbiolog vid MBARI och medförfattare till studien. Faktiskt, eftersom dessa pulshändelser har blivit större och mer frekventa, forskare har behövt fördubbla storleken på uppsamlingskopparna som används i sina sedimentfällor.

Pulserna av mat (och kol) till djuphavet beaktas för närvarande inte i globala klimatmodeller. "Martin -kurvan" -formeln, som är baserad på förhållanden på havsytan, såsom vattentemperatur, används ofta för att uppskatta hur mycket kol som når djuphavet. Huffard och hennes medförfattare fann att Martin-kurvan matchade deras data väl på icke-pulsdagar, men det underskattade mängden kol som kom under pulshändelser med 80 procent.

"Totalt uppskattade Martin-kurvan bara hälften av djuphavskolet som vi mätte, sa Huffard.

Dessa resultat har konsekvenser för hur Martin -kurvan och liknande modeller används för att förbereda globala koldioxidbudgetuppskattningar för mellanstatliga panelen för utvärderingsrapporter om klimatförändringar. "Vi måste hitta ett sätt att utveckla sådana modeller så att de kan fånga dessa händelser, med tanke på deras övergripande betydelse, Sa Huffard.

Som ett nästa steg, forskargruppen kommer att titta närmare på att studera enskilda pulshändelser. Huffard påpekade att många frågor fortfarande är obesvarade. "Vad gör varje puls annorlunda? Varför är de så mycket vanligare nu än tidigare? Vilka ytförhållanden leder till deras bildning?" Hon sa. "Om vi ​​förstår det, vi kan möjligen modellera pulser från satellitdata, så våra globala modeller kan mer exakt förutse globala koldioxidbudgetar. "

"Vi skulle älska att ha 50 stationer över hela världen, men vi kan inte, "Tillade Huffard." Realistiskt sett måste vi modellera detta med hjälp av den globala täckning som satelliter tillhandahåller. "