Nieuw onderzoek onder leiding van de University of East Anglia (UEA) en Plymouth Marine Laboratory (PML) – in samenwerking met verschillende partners, waaronder het VLIZ – heeft aangetoond dat de Zuidelijke Oceaan meer koolstofdioxide (CO2) absorbeert dan eerder werd aangenomen. Met directe metingen van de CO2-flux tussen lucht en zee, ontdekten de wetenschappers dat de oceaan rond Antarctica 25% meer CO2 absorbeert dan indirecte inschattingen gebaseerd op gegevens van schepen, varende drones, floats en globale modelberekeningen suggereerden. De resultaten verschenen in het gerenommeerde tijdschrift Science Advances.
De Zuidelijke Oceaan speelt een belangrijke rol in het absorberen van de CO2 die uitgestoten wordt bij menselijke activiteiten, en blijkt van vitaal belang in het beheersen van het klimaat op aarde. Echter, er blijken nog grote onzekerheden te zijn rond de precieze omvang en de variabiliteit van deze CO2-flux van de lucht naar het zeewater. Tot nu toe schatte men deze flux in met behulp van metingen op varende platformen zoals varende drones, gegevens van in de oceaan drijvende profilers (de zogenaamde floats) en globale biogeochemische oceaanmodellen.
Peter Landschützer, wetenschappelijk directeur bij het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ) en co-auteur van de paper: “Al deze benaderingen vertoonden tot nu toe een grote variatie bij het inschatten van de CO2-flux. Een al lang bestaand probleem – de kinetische overdracht van een gas over het grensvlak tussen lucht en zeewater – zorgt daardoor nog steeds voor een aanzienlijke onzekerheid in onze inschatting van koolstofputten wereldwijd. In de nieuwe studie maakten we gebruikt van de zogenaamde ‘eddy covariantie-techniek’, waarbij fluxsystemen gemonteerd worden op de voormast van schepen, en de CO2-flux tussen lucht en zee direct opmeten.”
Tijdens zeven onderzoekscruises in de Antarctische zomer werden ongeveer 3300 uur of bijna 175 dagen aan metingen verzameld in een gebied met zeer dynamische frontale zones. Elk uur vond een meting plaats, wat een veel fijne resolutie opleverde in vergelijking met elke 10 dagen voor de metingen met floats bijvoorbeeld. Hoofdauteur van de publicatie Dr. Yuanxu Dong, werkzaam bij Centre for Ocean and Atmospheric Sciences (UEA-COAS), Plymouth Marine Laboratory in de UK en het GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research in Duitsland: “Dit is de eerste keer dat we zo een groot aantal directe lucht-zee CO2 fluxwaarnemingen hebben kunnen gebruiken om de bestaande flux-inschattingen in de Zuidelijke Oceaan te beoordelen.”
De resultaten – vandaag gepubliceerd in Science Advances – tonen aan dat de Zuidelijke Oceaan tijdens de zomermaanden (van november tot april) mogelijk een veel sterkere rol als koolstofput (CO2-sink) opneemt dan eerder werd aangenomen op basis van de veel zwakkere inschattingen op basis van de floats en modelsimulaties.
Yuanxu Dong leidde een internationaal onderzoeksteam, met daarin ook wetenschappers van het Alfred Wegener Instiuut en Max Planck Instituut uit Duitsland, het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ) uit België en de Universiteit van Hawai'i uit de VS. Zij onderzochten inconsistenties in de bestaande CO2-fluxschattingen en gebruikten vervolgens de eddy covariantie fluxwaarnemingen om de verschillende bestaande datasets te beoordelen. Hiervoor werd o.a. gebruik gemaakt van een tweestaps neuraal netwerk data-extrapolatiemethode, ontwikkeld door onderzoeksdirecteur Peter Landschützer van het VLIZ.
“Een van de meest interessante bevindingen uit dit onderzoek is het besef dat de tijdschalen, waarop we traditioneel de partiële druk van CO2 aan het zeeoppervlak meten om vervolgens de CO2-flux tussen lucht en zee te berekenen, wel degelijk van belang blijken voor de interpretatie van de oceaan als CO2-sink”, zegt Peter Landschützer. “We moeten dus opnieuw gaan nadenken over hoe we metingen met verschillende tijdschalen kunnen combineren in regionale lucht-zee CO2-fluxreconstructies. Wat vooral belangrijk is als we metingen van verschillende platformen combineren, zoals die van schepen, floats, robots en andere onbemande platformen.” Dat combineren van data van diverse observatieplatformen zal ook in de toekomst noodzakelijk blijven. In de winterperiode is de Zuidelijke oceaan immers een zeer ontoegankelijk gebied en blijft het moeilijk om directe metingen in te zamelen met de eddy covariantie-techniek.
De onderzoekers uit het team waarschuwen wel voor de drastische afname van het aantal CO2-metingen aan boord van schepen de laatste jaren, deels veroorzaakt door de COVID-pandemie, maar ook door een sterk verminderde onderzoeksfinanciering. Het aantal datasets dat jaarlijks aan de Surface Ocean CO2 Atlas (SOCAT) wordt aangeleverd is tussen 2017 en 2021 gedaald met 35% – en met 40% voor de Zuidelijke Oceaan. COAS-onderszoeker Dorothee Bakker, tevens voorzitter van SOCAT waarschuwt: “Er is echt behoefte aan aanhoudende en uitgebreide financiering van CO2-metingen en het monitoringinitiatief van de Wereld Meteorologische Organisatie Global Greenhouse Gas Watch te blijven ondersteunen. Alleen al om het klimaatbeleid beter te informeren en de beperking van CO2-opname in de (Zuidelijke) Oceaan op te volgen.”