A Déli-óceán jelenleg a Föld egyik legfontosabb természetes szén-dioxid-elnyelő rendszere. A világ óceánjai az ember által kibocsátott szén-dioxid hozzávetőleg 30 százalékát veszik fel, ennek az óceáni elnyelésnek pedig mintegy 40–50 százaléka az Antarktiszt körülvevő vizekhez kapcsolódik. Egy új modellezési tanulmány szerint ez a szolgáltatás nem tarthat örökké: hosszú távon, még sikeres kibocsátáscsökkentés mellett is kialakulhat olyan állapot, amelyben a Déli-óceán több szén-dioxidot ad át a légkörnek, mint amennyit elnyel.
A tanulmány nem azt állítja, hogy a Déli-óceán már most szén-dioxid-forrássá vált, és nem közeli összeomlást jelez előre, a kutatók viszont két idealizált, több évszázados forgatókönyvet futtattak le. Az egyikben az emberi szén-dioxid-kibocsátás eléri a nettó nulla szintet, a másikban ezt tartós negatív kibocsátás követi, vagyis az emberiség közvetlen levegőszűréssel több szén-dioxidot távolít el a légkörből, mint amennyit kibocsát. Mindkét forgatókönyvből tíz szimuláció készült, a modell közelmúltbeli eredményeit pedig megfigyeléseken alapuló becslésekkel vetették össze.
A Déli-óceán jelenlegi szerepét részben egyszerű fizika magyarázza. A hideg víz több gázt képes oldott állapotban tartani, mint a meleg, ezért az Antarktisz körüli felszíni víz hatékonyan vesz fel szén-dioxidot. Az erős áramlások és a víztömegek lesüllyedése az oldott szén egy részét a mélyebb rétegekbe szállítja, ahol évtizedekre vagy évszázadokra elkülönülhet a légkörtől. A fitoplankton közben fotoszintézishez használja fel a szén-dioxidot, majd az elhalt szerves anyag egy része ugyancsak mélyebbre süllyed.
A rendszer iránya azonban a levegő és a víz szén-dioxid-parciális nyomásának különbségétől függ. A gáz abból a közegből áramlik a másikba, ahol nagyobb a parciális nyomása. Az ipari korszakban a légköri szén-dioxid gyors növekedése olyan különbséget teremtett, amely az óceán felé hajtotta a nettó áramlást. Ha a légköri koncentráció a kibocsátáscsökkentés és a mesterséges eltávolítás következtében csökkenni kezd, az óceán nem feltétlenül alkalmazkodik ugyanolyan gyorsan.
A szimulációkban először gyengült a Déli-óceán szén-dioxid-felvétele, majd a nettó áramlás iránya megfordult. A 2001 körüli állapotban a régió négyzetméterenként évente hozzávetőleg 2,8 gramm szenet nyelt el. A hosszú távú modellszámítás végén ezzel szemben körülbelül 8,6, illetve 8,5 gramm szén jutott évente négyzetméterenként az óceánból a légkörbe a két vizsgált forgatókönyvben. A negatív kibocsátású változatban a teljes Déli-óceán 2154 körül vált nettó forrássá.
A fordulat elsődleges oka a felszíni víz tartós melegedése volt. A melegebb víz kevesebb szén-dioxidot tud oldott formában megtartani, így növekszik a gáz vízből történő távozásának esélye. A második tényezőt az alkalinitás csökkenése jelentette. Az alkalinitás leegyszerűsítve azt fejezi ki, mennyire képes a tengervíz a hozzáadott szén-dioxidot kémiai reakciók révén hidrogén-karbonát- és karbonátionok formájában megkötni. Ha ez a pufferkapacitás csökken, ugyanakkora teljes szénmennyiség mellett több szén-dioxid marad olyan formában, amely egyensúlyt tarthat a légkörrel vagy eltávozhat a vízből.
A két hatás együtt megnövelte az óceáni szén-dioxid parciális nyomását. Amikor ez meghaladta a légköri értéket, a gázáramlás iránya megfordult. A jelenség azt mutatja, hogy a klímarendszer egyes részei hosszú emlékezettel rendelkeznek.
Az óceán hatalmas hő- és széntároló, ezért állapota jóval lassabban változik, mint a légköré. Ha a levegő szén-dioxid-tartalmát a jövőben gyorsan csökkentenénk, a mélyebb vizekben korábban felhalmozott szén egy része fokozatosan visszajuthatna a felszínre.
Ebből természetesen nem az következik, hogy a kibocsátáscsökkentés vagy a szén-dioxid eltávolítása fölösleges lenne. A felmelegedés mértékét alapvetően továbbra is az emberiség összesített nettó kibocsátása határozza meg, és a fosszilis tüzelőanyagok használatának gyors visszafogása nélkül az óceánok melegedése, savasodása és oxigénvesztése tovább erősödne. A kutatás inkább arra figyelmeztet, hogy a természetes nyelők jövőbeli teljesítményét nem szabad állandó értéknek tekinteni. Ha valamelyik nagy széntároló kevesebbet vesz fel vagy kibocsátóvá válik, ugyanazon légköri cél eléréséhez nagyobb emberi kibocsátáscsökkentésre lehet szükség.
A számítás korlátai jelentősek. A kutatók egyetlen klímamodellt használtak, miközben a különböző modellek eltérően írják le a Déli-óceán áramlását és karbonkémiáját. Az antarktiszi jégtakaró dinamikája sem szerepelt teljes részletességgel, pedig az olvadékvíz megváltoztathatja a sótartalmat, a rétegződést és a mélyvízképződést. A jövő tényleges kibocsátási pályája szintén eltérhet a két mesterséges forgatókönyvtől.
Az eredmény ezért feltételes állításokat tartalmaz: ha a modellben szereplő melegedési, kémiai és óceáni folyamatok a valóságban is hasonlóan alakulnak, a Déli-óceán több évszázados időskálán szén-dioxid-forrássá válhat. Ennek ellenőrzéséhez tartós, több évtizedes mérési programokra van szükség, amelyek a felszíni és mélyebb vizek széntartalma mellett az alkalinitást, a hőmérsékletet, a sótartalmat és a gázcserét is követik. A klímamodellek pontossága azon múlik, hogy sikerül-e megértenünk ezt a lassú, hatalmas rendszert, amely jelenleg fékezi a légköri szén-dioxid növekedését, de saját fizikai határai vannak.
Forrás: Phys org
