Океани поглинули на мільярд тонн менше CO₂ у 2023 році

Міжнародна група дослідників під керівництвом Швейцарського федерального технологічного інституту в Цюріху опублікувала у журналі Nature Climate Change результати першого дослідження впливу екстремальних океанічних температур 2023 року на здатність світового океану поглинати вуглекислий газ. Вчені виявили, що глобальні океани поглинули майже на мільярд тонн менше CO₂, ніж очікувалося на основі попередніх років.

Це зменшення становить приблизно десять відсотків від звичайного обсягу поглинання та еквівалентне половині загальних викидів CO₂ Європейського Союзу або п'ятій частині викидів Сполучених Штатів. Дослідження базується на океанічних вимірюваннях CO₂ з глобальної мережі спостережень, включаючи дані з дослідницьких суден, вантажних кораблів та буїв, поєднані з супутниковими даними та машинним навчанням.

Світові океани відіграють ключову роль як поглинач вуглекислого газу, абсорбуючи близько чверті всіх викидів CO₂, спричинених людською діяльністю. Без цього природного механізму концентрація CO₂ в атмосфері була б значно вищою, а глобальне потепління вже перевищило б межу в 1,5 градуса, встановлену Паризькою угодою 2015 року. Одночасно океани поглинають близько 90 відсотків надлишкового планетарного тепла, що накопичується внаслідок глобального потепління.

У 2023 році глобальні температури морської поверхні різко зросли, досягнувши рекордних рівнів у різних регіонах. Тропічна частина Тихого океану була дуже теплою через сильне явище Ель-Ніньо. Водночас слабкі вітри в Північній Атлантиці підтримували теплу поверхневу воду, зменшуючи змішування поверхневої води з холоднішою водою нижче.

Співавтор дослідження Гален Маккінлі, професор наук про Землю та навколишнє середовище з Ламонт-Догерті обсерваторії Землі, пояснює: «Це зменшення поглинання CO₂ океаном спричинене глобальним потеплінням і призводить до того, що більше CO₂ залишається в атмосфері, сприяючи ще більшому потеплінню».

Зниження поглинання CO₂ не стало несподіванкою для дослідників. Ведучий автор дослідження Єнс Даніель Мюллер з ETH пояснює це явище простою аналогією: «Коли склянка газованої води нагрівається на сонці, розчинений CO₂ виходить у повітря у вигляді газу, і те саме явище відбувається в морі».

У 2023 році високі температури, особливо в Північній Атлантиці, зменшили розчинність CO₂ та послабили здатність океану поглинати вуглець. Однак поглинання або вивільнення CO₂ океаном залежить не лише від температури.

Маккінлі зазначає: «Якби єдиним ефектом було зниження розчинності CO₂ через вищі температури, скорочення океанічного вуглецевого стоку 2023 року було б у десять разів більшим. Таке зменшення призвело б до майже повного колапсу глобального океанічного вуглецевого стоку».

Проте дослідження показує, що вуглецевий стік зменшився лише помірно. Це сталося головним чином завдяки природним механізмам в океані, які зменшують концентрацію розчиненого вуглецю в поверхневих шарах, протидіючи виділенню CO₂, спричиненому потеплінням.

Автори виділяють три фізичні та біологічні процеси, які підтримували низький рівень розчиненого вуглецю у водах біля поверхні океану. По-перше, тепліші води спричинили виділення CO₂ з поверхневих шарів. По-друге, тепла вода діяла як кришка, що перешкоджала підйому багатих на CO₂ глибинних вод, таким чином зберігаючи здатність поверхневої води поглинати більше CO₂. Третій механізм є біологічним: фотосинтетичні організми в теплих, освітлених поверхневих водах поглинають CO₂ під час росту. Коли вони гинуть, вони опускаються, забираючи з собою секвестрований вуглець і звільняючи місце для поглинання більшої кількості CO₂ на поверхні.

Співавтор Ніколас Грубер з ETH Цюріх пояснює: «Реакцію океану на екстремальні температури 2023 року можна розуміти як результат постійного протиборства між температурно-індукованим виділенням газів та одночасним виснаженням розчиненого CO₂».

Дослідження також пояснює вплив Ель-Ніньо 2023 року на морський вуглецевий стік подібним чином. Під час років Ель-Ніньо циркуляція в тропічній частині Тихого океану слабшає, перешкоджаючи підйому холодної, багатої на CO₂ води до поверхні. В результаті тропічна східна частина Тихого океану, яка в звичайні роки виділяє дуже великі кількості CO₂ в атмосферу, практично не випускає CO₂ під час років Ель-Ніньо.

Однак у 2023 році цей позитивний ефект був перекритий подіями в інших регіонах. Поки Ель-Ніньо спричиняв зменшення викидів CO₂ з океану в тропіках, екстремальне потепління в Північній Атлантиці та інших регіонах спричинило таке інтенсивне вивільнення CO₂, що це більш ніж скасувало зміни з тропіків.

Дослідники зазначають, що поки що занадто рано знати з упевністю, як цей важливий вуглецевий стік еволюціонуватиме в майбутньому зі зростанням глобального клімату, і чи продовжуватимуть компенсаційні механізми протидіяти температурно-керованому виділенню CO₂. Температурні рекорди, встановлені в 2023 році, були перевершені в 2024 році, тому світові океани навряд чи охололи з моменту збору даних дослідниками.

Грубер підсумовує: «Наразі, однак, глобальний океан все ще поглинає велику кількість CO₂, на щастя».