Vulkanutbrott och mänskligt orsakade förändringar i atmosfären påverkar starkt den hastighet med vilken havet absorberar koldioxid, säger en ny studie. Havet är så känsligt för förändringar som minskande utsläpp av växthusgaser att det omedelbart reagerar med att ta upp mindre koldioxid.

Författarna säger att vi snart kan se detta spela ut på grund av COVID-19-pandemin som minskar den globala bränsleförbrukningen; de förutspår att havet inte kommer att fortsätta sitt senaste historiska mönster för att absorbera mer koldioxid varje år än året innan, och kan till och med ta upp mindre 2020 än 2019.

"Vi insåg inte förrän vi gjorde det här arbetet att dessa yttre krafter, som förändringar i tillväxten av atmosfärisk koldioxid, dominerar variationen i det globala havet på tidsskalor från år till år. Det är en riktig överraskning, " sa huvudförfattaren Galen McKinley, en kolcykelvetare vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "När vi minskar våra utsläpp och tillväxttakten för atmosfärisk koldioxid saktar ner, det är viktigt att inse att havets kolsänka kommer att reagera genom att sakta ner."

Pappret, publiceras idag i tidningen AGU avancerar , löser till stor del osäkerheten om vad som fick havet att ta upp olika mängder kol under de senaste 30 åren. Fynden kommer att möjliggöra mer exakta mätningar och prognoser av hur mycket planeten kan värmas, och hur mycket havet kan kompensera för klimatförändringar i framtiden.

En kolsänka är ett naturligt system som absorberar överskott av koldioxid från atmosfären och lagrar den borta. Jordens största kolsänka är havet. Som ett resultat, det spelar en grundläggande roll för att bromsa effekterna av klimatförändringar som orsakas av människor. Nästan 40 procent av den koldioxid som tillförts atmosfären genom förbränning av fossila bränslen sedan den industriella erans gryning har tagits upp av havet.

Det finns variationer i hastigheten med vilken havet tar upp koldioxid, som inte är helt förstådd. Särskilt, forskarsamhället har förbryllat varför havet kortvarigt absorberade mer koldioxid i början av 1990-talet och sedan långsamt tog upp mindre fram till 2001, ett fenomen som verifierats av många havsobservationer och modeller.

McKinley och hennes medförfattare tog upp denna fråga genom att använda en diagnostisk modell för att visualisera och analysera olika scenarier som kunde ha drivit ett större och mindre kolupptag i havet mellan 1980 och 2017. De fann att 1990-talets minskade kolsänka i havet kan förklaras av den långsamma tillväxten halten av atmosfärisk koldioxid i början av decenniet. Effektivitetsförbättringar och den ekonomiska kollapsen i Sovjetunionen och de östeuropeiska länderna tros vara några av orsakerna till denna avmattning.

Men en annan händelse påverkade också kolsänkan:Det massiva utbrottet av Mount Pinatubo i Filippinerna 1991 gjorde att sänkan tillfälligt blev mycket större i samband med utbrottet.

"En av de viktigaste resultaten av detta arbete är att klimateffekterna av vulkanutbrott som de på Mount Pinatubo kan spela viktiga roller för att driva variationen i havets kolsänka, "sa medförfattaren Yassir Eddebbar, en postdoktor vid Scripps Institution of Oceanography.

Pinatubo var det näst största vulkanutbrottet på 1900-talet. De uppskattningsvis 20 miljoner ton aska och gaser som den spydde högt upp i atmosfären hade en betydande inverkan på klimatet och havets kolsänka. Forskarna fann att Pinatubos utsläpp fick havet att ta upp mer kol 1992 och 1993. Kolsänkan minskade långsamt fram till 2001, när mänsklig aktivitet började pumpa mer koldioxid till atmosfären. Havet svarade med att absorbera dessa överskottsutsläpp.

"Denna studie är viktig av flera skäl, men jag är mest intresserad av vad det betyder för vår förmåga att förutsäga närtid, ett till tio år ut, framtiden för havets kolsänka, " sa medförfattare sa Nicole Lovenduski, en oceanograf vid University of Colorado Boulder. "Den framtida externa kraften är okänd. Vi vet inte när nästa stora vulkanutbrott kommer att inträffa, till exempel. Och den covid-19-drivna minskningen av koldioxidutsläppen var verkligen inte förutsedd särskilt långt i förväg."

Undersöker hur Pinatubo-utbrottet påverkade det globala klimatet, och därmed havets kolsänka, och huruvida minskningen av utsläppen på grund av covid-19 återspeglas i havet är bland forskargruppens nästa planer.

Genom att förstå variationen i havets kolsänka, forskarna kan fortsätta att förfina prognoser om hur havssystemet kommer att sakta ner.

McKinley varnar för att när de globala utsläppen minskar, det kommer att finnas en interimsfas där havets kolsänka kommer att sakta ner och inte kompensera klimatförändringarna lika mycket som tidigare. Den extra koldioxiden kommer att stanna kvar i atmosfären och bidra till ytterligare uppvärmning, vilket kan överraska vissa människor, Hon sa.

"Vi måste diskutera den här kommande feedbacken. Vi vill att folk ska förstå att det kommer att finnas en tid då havet kommer att begränsa effektiviteten av begränsningsåtgärder, och detta bör också beaktas vid beslutsfattande, " Hon sa.