MBARI-forskare mätte nyligen höga koncentrationer av koldioxid i luft som blåser ut till havet från städer och jordbruksområden, inklusive Silicon Valley. I en ny tidning i PLOS ETT , de beräknar att denna tidigare odokumenterade process kan öka mängden koldioxid som löses upp i kustvatten med cirka 20 procent.

Utvidga sina beräkningar till kustområden runt om i världen, forskarna uppskattar att denna process kan tillföra 25 miljoner extra ton koldioxid till havet varje år, som skulle svara för ungefär en procent av havets totala årliga koldioxidupptag. Denna effekt ingår för närvarande inte i beräkningar av hur mycket koldioxid som kommer ut i havet på grund av förbränning av fossila bränslen.

Mindre än hälften av den koldioxid som människor har släppt ut under de senaste 200 åren har stannat kvar i atmosfären. Resten har absorberats i nästan lika stora proportioner av havet och de terrestra ekosystemen. Hur snabbt koldioxid kommer in i havet i ett visst område beror på ett antal faktorer, inklusive vindhastigheten, vattnets temperatur, och de relativa koncentrationerna av koldioxid i ytvattnet och i luften strax ovanför havsytan.

MBARI har mätt koldioxidkoncentrationer i luften och havsvattnet i Monterey Bay nästan kontinuerligt sedan 1993. Men det var inte förrän 2017 som forskare började titta noggrant på de atmosfäriska data som samlats in från havsytans robotar. "En av våra sommarpraktikanter, Diego Sancho-Gallegos, analyserade atmosfärisk koldioxiddata från våra forskningsförtöjningsplatser och hittade mycket högre nivåer än förväntat, " förklarade MBARI biologiska oceanograf Francisco Chavez.

Chavez fortsatte, "Om dessa mätningar hade gjorts ombord på ett fartyg, forskare skulle ha trott att den extra koldioxiden kom från fartygets motoravgassystem och skulle ha räknat bort dem. Men våra förtöjningar och ytrobotar släpper inte ut koldioxid till atmosfären."

I början av 2018 började MBARI Research Assistant Devon Northcott arbeta med datamängden, analysera koldioxidkoncentrationer per timme i luften över Monterey Bay. Han märkte ett annat slående mönster - koldioxidkoncentrationerna toppade tidigt på morgonen.

Även om atmosfäriska forskare tidigare hade noterat toppar i koldioxidkoncentrationer tidigt på morgonen i vissa städer och jordbruksområden, detta var första gången sådana toppar hade uppmätts över havets vatten. Fyndet motsäger också ett vanligt vetenskapligt antagande att koncentrationer av koldioxid över havsområden inte varierar mycket över tid eller rum.

Northcott kunde spåra källorna till denna extra koldioxid med hjälp av mätningar gjorda från ett robotiskt ytfartyg som kallas Wave Glider, som reser fram och tillbaka över Monterey Bay och gör mätningar av koldioxid i luften och havet i veckor i taget.

"Eftersom vi hade mätningar från Wave Glider på många olika platser runt bukten, " Northcott förklarade, "Jag kunde använda Wave Gliders position och vindens hastighet och riktning för att triangulera riktningen koldioxiden kom från."

Data antydde två huvudkällor för morgontopparna i koldioxid - Salinas och Santa Clara Valleys. Salinas Valley är ett av Kaliforniens största jordbruksområden, och många växter släpper ut koldioxid på natten, vilket kan förklara varför det fanns mer koldioxid i luften från denna region. Santa Clara Valley [aka Silicon Valley] är en tät stadsdel, där lätta vindar och andra atmosfäriska förhållanden tidigt på morgonen kunde koncentrera koldioxid som frigjordes från bilar och fabriker.

Typiska morgonvindar blåser direkt från Salinas Valley ut över Monterey Bay. Morgonvindar bär också luft från Santa Clara Valley söderut och sedan västerut genom en lucka i bergen (Hecker Pass) och ut över Monterey Bay.

"Vi hade detta bevis på att koldioxiden kom från ett stadsområde, " förklarade Northcott. "Men när vi tittade på den vetenskapliga litteraturen, det fanns ingenting om luft från stadsområden som påverkade kusthavet. Folk hade tänkt på detta, men ingen hade mätt det systematiskt tidigare."

Forskarna ser inte denna artikel som ett sista ord, utan som ett "vaknande" till andra forskare. "Detta väcker många frågor som vi hoppas att andra forskare kommer att undersöka, ", sade Chavez. "En av de första och viktigaste sakerna skulle vara att göra detaljerade mätningar av koldioxid i atmosfären och havet i andra kustområden. Vi måste veta om detta är ett globalt fenomen. Vi skulle också vilja involvera den atmosfäriska modellgemenskapen."

"Vi har uppskattat att detta kan öka mängden koldioxid som kommer in i kustvattnet med ungefär 20 procent, ", sade Chavez. "Detta kan ha en effekt på surheten av havsvatten i dessa områden. Tyvärr, vi har inget bra sätt att mäta denna ökning av surhet eftersom det tar tid för koldioxid att komma in i havet och koldioxidkoncentrationerna varierar dramatiskt i kustvattnen."

"Det måste finnas andra föroreningar i den här stadsluften som också påverkar kusthavet, " han lade till.

"Detta är ännu ett fall där data från MBARIs autonoma robotar och sensorer har lett oss till nya och oväntade upptäckter, ", sade Chavez. "Förhoppningsvis kommer andra forskare att se dessa resultat och vill veta om detta händer i deras egna bakgårdar."