زيادة امتصاص ثاني أكسيد الكربون في المحيط الساحلي تهيمن عليه عملية تثبيت الكربون البيولوجي

الاتجاهات في المحيطات العالمية امتصاص

المحيط الساحلي كمنطقة لتحويل الكربون

الشكل 1 | سلسلة زمنية لمحاكاة المحيط-الغلاف الجوي كثافة التدفق.
متوسطات فوق المحيط المفتوح (أ) والمحيط الساحلي (ب). تم تمديد كلا المحاكاة woriv و hist لفترة 1900-2010 لمدة 100 عام أخرى بواسطة الغلاف الجوي الثابت. سنة 2010 (تاريخ ووريف على التوالي)، في حين تم تمديد woriv لمدة 40 عامًا إضافية من خلال زيادة الغلاف الجوي بشكل مستمر سيناريو الانبعاثات التالي RCP8.5 ما عدا الغلاف الجوي تم دفع الفترات الممتدة بواسطة قوى متكررة من الفترة 1991-2010 (انظر ‘تصميم التجربة’). الخط العمودي الرمادي يحدد الانتقال إلى الفترات الممتدة. تشير العلامة السلبية إلى تدفق إلى المحيط.

ضوابط الزيادة حفرة المحيط الساحلي

الإمداد المعزز بالعناصر الغذائية من الأنهار (التاريخ) يعزز بشكل كبير نمو العوالق النباتية في المحيط الساحلي (الإنتاج الأولي الصافي) ). إن زيادة تثبيت الكربون البيولوجي الأعلى تعزز المساهمة البيولوجية في السواحل (إلى ; الشكل 5د) ويحول هذا إلى المادة العضوية (الشكل 5ج، تدفق الكربون العضوي). الزيادة الناتجة عن النهر في الإنتاجية البيولوجية تزيد من تصدير الكربون العضوي (إلى المحيط المفتوح والرواسب)، واستيراد الكربون غير العضوي التدفق (الشكل 5د، التغير السلبي في تدفق الكربون غير العضوي) و امتصاص من الغلاف الجوي، ولا يزال يؤدي إلى تراكم أقل من DIC (مخزون IC) في المياه الساحلية (جميعها مقارنة بـ woriv، تشير الزيادة في صافي استيراد الكربون غير العضوي من المحيط المفتوح (البيانات الموسعة الجدول 1، متوسط سالب وتغير سالب في تدفق الكربون غير العضوي) إلى أن المحيط الساحلي قد يعمل على إضعاف الزيادة العامة في الكربون غير العضوي في المحيط المفتوح، حيث يتم استهلاك المزيد من الكربون غير العضوي في المحيط المفتوح من قبل الإنتاجية البيولوجية أكثر من التنفس. وتم نقل أحمال DIC النهرية خارج الرف. في نهاية القرن العشرين، كانت هذه الصافي

الشكل 3 | ميزانية الكربون للمحيط الساحلي العالمي، المستمدة من التجارب ctrl و woriv و hist للفترة من 1991 إلى 2010. جميع الأرقام مقدمة في . *، نهرية تم وصف المدخلات ويفترض أنها ثابتة على مدار فترة المحاكاة. **، تراكم DIC الصافي في التشغيل الضابط ناتج عن انحراف النموذج على المدى الطويل. DOCt، الكربون العضوي الذائب الأرضي؛ PIC، الكربون غير العضوي الجزيئي.

الشكل 4 | إشارة التغيير المحاكية للمحيط-الغلاف الجوي التدفق خلال القرن العشرين (1991-2010 من التاريخ ناقص التحكم)، موضحًا للمحيط الساحلي. القيم السلبية تشير إلى تغييرات نحو المزيد من امتصاص أقل وإطلاق غازات أقل.

الشكل 5|تقسيم المحيط الساحلي إشارة إلى التغيرات في الذوبانية ومضخات الكربون البيولوجية. أ-د، الذوبانية (أ، ج) والمساهمات البيولوجية (ب، د) لتجربة ووريف (أ، ب) (باستثناء الزيادات في مدخلات المغذيات من اليابسة) والمحاكاة التاريخية (ج، د). مجموع الذوبانية والمساهمات البيولوجية (سماوي) يتوافق مع الإجمالي شذوذ بالنسبة للتحكم. يتم اشتقاق الذوبانية والإشارات البيولوجية بالإضافة إلى تدفقات الاستيراد والتصدير الصافية المستدامة من ميزانية الكربون للفترة من 1991 إلى 2010 (رمادي

المساحة المظللة والقيم في هوامش الشكل الأيمن) من خلال افتراض مساهمات نسبية ثابتة على مدار فترة المحاكاة بأكملها. التغيرات السلبية في تشير إلى الزيادة امتصاص النقل الانتقالي الصافي للكربون العضوي/غير العضوي إلى المحيط المفتوح؛ الرواسب، الإيداع الصافي للكربون العضوي/غير العضوي في رواسب الرف؛ محلول/بيولوجي الذوبانية الصافية/ البيولوجية التدفق عند سطح البحر؛ مخزون الكربون غير العضوي، تخزين الكربون غير العضوي في مياه الرفوف.
( 1.1 بدلاً من )، في حين أن معدل تثبيت الكربون البيولوجي يبقى كما هو. وهذا يعني أن المساهمة البيولوجية لـ إشارة ( ) هو مدفوعًا بتأثير العازل )، حيث أن استيعاب DIC من خلال نمو العوالق النباتية يؤدي إلى
أكبر انخفاض عندما سعة العازلة منخفضة. لقد أظهر تأثير الحموضة هذا أنه يعزز بشكل كبير التأثير البيولوجي المحفز على الهواء والبحر. تدرج وهنا يتم تعميمه ليشمل هوامش المحيط. في المحيط المفتوح، دون تأثير العازل (موسع

مقارنةً بـ امتصاص المحيط المفتوح

المحتوى عبر الإنترنت

References

1. Liu, K. K., Atkinson, L., Quiñones, R. & Talaue-McManus, L. in Carbon and Nutrient Fluxes in Continental Margins: A Global Synthesis (eds Liu, K. K. et al.) 3-24 (Springer, 2010).
2. Bauer, J. E. et al. The changing carbon cycle of the coastal ocean. Nature 504, 61-70 (2013).
3. Roobaert, A. et al. The spatiotemporal dynamics of the sources and sinks of in the global coastal ocean. Global Biogeochem. Cycles 33, 1693-1714 (2019).
4. Regnier, P., Resplandy, L., Najjar, R. G. & Ciais, P. The land-to-ocean loops of the global carbon cycle. Nature 603, 401-410 (2022).
5. Laruelle, G. G., Lauerwald, R., Pfeil, B. & Regnier, P. Regionalized global budget of the exchange at the air-water interface in continental shelf seas. Global Biogeochem. Cycles 28, 1199-1214 (2014).
6. Dai, M. et al. Carbon fluxes in the coastal ocean: synthesis, boundary processes, and future trends. Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 50, 593-626 (2022).
7. Laruelle, G. G. et al. Continental shelves as a variable but increasing global sink for atmospheric carbon dioxide. Nat. Commun. 9, 454 (2018).
8. Hauck, J. et al. Consistency and challenges in the ocean carbon sink estimate for the global carbon budget. Front. Mar. Sci. 7, 22 (2020).
9. Brewin, R. J. W. et al. Ocean carbon from space: current status and priorities for the next decade. Earth Sci. Rev. 240, 104386 (2023).
10. Bourgeois, T. et al. Coastal-ocean uptake of anthropogenic carbon. Biogeosciences 13, 4167-4185 (2016).
11. Lacroix, F., Ilyina, T., Mathis, M., Laruelle, G. G. & Regnier, P. Historical increases in land-derived nutrient inputs may alleviate effects of a changing physical climate on the oceanic carbon cycle. Global Change Biol. 27, 5491-5513 (2021).
12. Mathis, M., Elizalde, A. & Mikolajewicz, U. The future regime of Atlantic nutrient supply to the Northwest European Shelf. J. Mar. Syst. 189, 98-115 (2019).
13. Takahashi, T. et al. Global sea-air flux based on climatological surface ocean , and seasonal biological and temperature effects. Deep Sea Res. II 49, 1601-1622 (2002).
14. Sundquist, E. T., Plummer, L. N. & Wigley, T. M. L. Carbon dioxide in the ocean surface: the homogeneous buffer factor. Science 204, 1203-1205 (1979).
15. Takahashi, T. et al. Climatological mean and decadal change in surface ocean , and net sea-air flux over the global oceans. Deep Sea Res. II 56, 554-577 (2009).
16. McKinley, G. et al. Timescales for detection of trends in the ocean carbon sink. Nature 530, 469-472 (2016).
17. Wang, H., Hu, X., Cai, W. J. & Sterba-Boatwright, B. Decadal trends in global ocean margins and adjacent boundary current-influenced areas. Geophys. Res. Lett. 44, 8962-8970 (2017).
18. Ward, N. D. et al. Representing the function and sensitivity of coastal interfaces in Earth system models. Nat. Commun. 11, 2458 (2020).
19. Roobaert, A., Resplandy, L., Laruelle, G. G., Liao, E. & Regnier, P. A framework to evaluate and elucidate the driving mechanisms of coastal sea surface seasonality using an ocean general circulation model (MOM6-COBALT). Ocean Sci. 18, 67-88 (2022).
20. Mathis, M. et al. Seamless integration of the coastal ocean in global marine carbon cycle modeling. J. Adv. Model. Earth Syst. 14, e2021MS002789 (2022).
21. Bakker, D. C. E. et al. A multi-decade record of high-quality data in version 3 of the Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT). Earth Syst. Sci. Data 8, 383-413 (2016).
22. Lacroix, F., Ilyina, T., Laruelle, G. G. & Regnier, P. Reconstructing the preindustrial coastal carbon cycle through a global ocean circulation model: was the global continental shelf already both autotrophic and a sink? Global Biogeochem. Cycles 35, e2020GB006603 (2021).
23. DeVries, T. & Weber, T. The export and fate of organic matter in the ocean: new constraints from combining satellite and oceanographic tracer observations. Global Biogeochem. Cycles 31, 535-555 (2017).
24. Daloz, A. S. & Camargo, S. J. Is the poleward migration of tropical cyclone maximum intensity associated with a poleward migration of tropical cyclone genesis? Clim. Dyn. 50, 705-715 (2018).
25. Yang, H. et al. Poleward shift of the major ocean gyres detected in a warming climate. Geophys. Res. Lett. 47, e2019GL085868 (2020).
26. Yang, H. et al. Tropical expansion driven by poleward advancing midlatitude meridional temperature gradients. J. Geophys. Res. Atmos. 125, e2020JD033158 (2020).
27. Wanninkhof, R. Relationship between wind speed and gas exchange over the ocean revisited. Limnol. Oceanogr. Methods 12, 351-362 (2014).
28. Sarmiento, J. L. & Gruber, N. Ocean Biogeochemical Dynamics (Princeton Univ. Press, 2006).
29. Hauck, J. & Völker, C. Rising atmospheric leads to large impact of biology on Southern Ocean uptake via changes of the Revelle factor. Geophys. Res. Lett. 42, 1459-1464 (2015).
30. Lacroix, F., Ilyina, T. & Hartmann, J. Oceanic outgassing and biological production hotspots induced by pre-industrial river loads of nutrients and carbon in a global modeling approach. Biogeosciences 17, 55-88 (2020).
31. Koeve, W., Kähler, P. & Oschlies, A. Does export production measure transient changes of the biological carbon pump’s feedback to the atmosphere under global warming? Geophys. Res. Lett. 47, e2020GL089928 (2020).
32. Friedlingstein, P. et al. Global carbon budget 2020. Earth Syst. Sci. Data 12, 3269-3340 (2020).
33. Breitburg, D. et al. Declining oxygen in the global ocean and coastal waters. Science 359, eaam7240 (2018).

طرق

وصف النموذج

تصميم التجربة

تقييم النموذج

تحليل

قيود النموذج وعدم اليقين