Det globala havet täcker 70 procent av planeten och är avgörande för mänsklighetens överlevnad, tillhandahålla mat, upprätthålla försörjningen, och fånga upp och lagra enorma mängder koldioxid från atmosfären. En viktig vetenskaplig fråga för oceanografer och klimatforskare är hur mycket CO2 kan havet fortsätta att absorbera när planeten värms upp? Detta är också en nyckelfråga för samhället och för beslutsfattare som arbetar för att hejda klimatförändringarna.

"I alla prognoser vi har för framtiden för klimatstaten, mängden kol som absorberas i havet är avgörande för mängden uppvärmning som sker, " sa Galen McKinley oceanograf och kolcykelforskare vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Så, vi måste övervaka [kolsänkan] när den utvecklas."

Forskare uppskattar att sedan den industriella revolutionen, havet har absorberat cirka 40 procent av all koldioxid som släpps ut i atmosfären på grund av förbränning av fossila bränslen, men det finns fortfarande stor osäkerhet om hur havets kolcykel kommer att förändras i framtiden. Detta beror delvis på att forskare bara kan regelbundet ta prover på cirka två procent av världshaven, och måste extrapolera till övriga 98 procent med hjälp av statistiska tekniker.

Ett nyfinansierat projekt, ledd av McKinley, kommer att använda moderna datavetenskapliga tekniker för att förbättra denna extrapoleringsprocess. Genom att använda de sparsamma mätningarna av mängden koldioxid i havsvatten (pCO2) som samlats in av National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) och andra, teamet kommer att förbättra kvantifieringen av variation i rum och tid för pCO2 över de globala haven. Från dessa kartlagda uppskattningar, teamet kan uppskatta CO2-utbytet mellan luft och sjö som går tillbaka till 1980-talet. Dessa tillvägagångssätt möjliggör också fortlöpande övervakning av hur havets kolsänka reagerar på klimatförändringar och atmosfäriska CO2-nivåer.

Strävan bygger på Lamonts havsvetenskapspionjärs arbete, den bortgångne Taro Takahashi, som banade väg för de instrument och tillvägagångssätt som nu används för att samla in dessa data. Takahashis observationsmetoder implementeras nu över hela världen. Takahashi dokumenterade först hur haven både absorberar och avger enorma mängder koldioxid, byta ut det med atmosfären. Som ett resultat, bland mycket annat, forskare vet nu att en stor del av den moderna mänsklighetens koldioxidutsläpp finns i havets vatten.

McKinley säger att genom det treåriga projektet, som är ett samarbete med NOAA, de syftar till att skapa ett dataanalyssystem som kan interpolera intelligent och effektivt, med så lite osäkerhet som möjligt, för att övervaka hur havssänkan förändras. Denna förståelse är viktig information för beslutsfattare som arbetar för att mildra klimatförändringarna.

Havet är den dominerande sänkan för mänskligt utsläppt fossilt kol. Går framåt, havet förväntas fortsätta göra detta arbete om vi fortsätter att lägga mycket kol i atmosfären. Dock, det finns mycket gissningar kring hur havet kommer att bete sig när atmosfärisk CO2 förändras. Till exempel, ny forskning har visat att havet kommer att minska hur mycket och hur snabbt det tar upp CO2 om den atmosfäriska koncentrationen minskar.

"Om vi ​​skulle minska vår koldioxidutsläpp dramatiskt, bevisen som vi har i nyligen publicerade tidningar är att havssänkan kommer att reagera, 'Hallå, bra, du stoppar inte så mycket i mig så jag behöver inte ta upp så mycket.' Då kommer mer kol än väntat att finnas kvar i atmosfären, " förklarade McKinley. Med andra ord, om vi skulle minska utsläppen av växthusgaser med 50 procent, minskningen av ackumuleringshastigheten i atmosfären kan vara en mycket lägre procent. Detta skulle bero på att havet naturligt är i jämvikt med atmosfären, tar upp mindre CO2. Denna jämvikt är ett helt naturligt svar, men har stora konsekvenser eftersom det kan skapa en negativ feedback på vår förmåga att mildra klimatförändringarna.

Målet med denna forskning är att bättre förstå hur havets kolsänkor fungerar så att klimatforskare kan göra bättre prognoser som informerar beslutsfattarnas val.

"Ju bättre vi kvantifierar det, ju bättre vi kan fastställa vilka utsläppsvägar som krävs för att uppnå nivåer av klimatförändringar som inte kommer att vara överdrivet störande för människor och ekosystem, sa McKinley.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.