Langdurige data-analyse roept heroverweging op van regionale verschillen in de koolstofvastlegging in de oceaan

Nieuwe inzichten over de biologische koolstofpomp in de oceanen

Een nieuwe publicatie van onderzoekers van de faculteit Aardwetenschappen aan de Universiteit van Oxford laat zien dat de relatie tussen watertemperatuur en het belangrijkste biologische mechanisme waarmee de oceaan atmosferisch kooldioxide (CO2) vastlegt, veel gecompliceerder is dan eerder werd gedacht. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters.

Door gebruik te maken van langlopende tijdreeksgegevens van oceanografische stations zoals de Bermuda Atlantic Time-Series, benadrukt het onderzoek hoe de kwaliteit van de momenteel beschikbare gegevens onze kennis van dit cruciale mechanisme in de koolstofcyclus beperkt.

De biologische koolstofpomp (BCP) is een essentieel onderdeel van de koolstofcyclus van de aarde, dat CO2 – het belangrijkste broeikasgas dat verantwoordelijk is voor de opwarming van de aarde – uit de atmosfeer verwijdert en opslaat in de diepe oceaan. Dit gebeurt wanneer microscopische organismen, genaamd fytoplankton, CO2 opnemen tijdens de fotosynthese of door calciumcarbonaatschelpen te creëren, waarna ze sterven en door de waterkolom zakken, waarbij ze de CO2 met zich meedragen.

Bekend als “marine sneeuw”, zorgt deze neerslag van biogene deeltjes ervoor dat jaarlijks naar schatting 10 miljard ton koolstof in het binnenste van de oceaan terechtkomt, wat ongeveer gelijk is aan de hoeveelheid die jaarlijks wordt uitgestoten door de verbranding van fossiele brandstoffen. Hierdoor speelt het een belangrijke rol in het reguleren van de hoeveelheid CO2 in de atmosfeer en dus in het klimaat van de aarde.

Tot nu toe werd door oceaanwetenschappers aangenomen dat watertemperatuur de belangrijkste factor is die bepaalt hoe efficiënt de BCP atmosferisch koolstof naar de diepe oceaan overbrengt, en dat deze daarom geografisch zou variëren met de breedtegraad. De resultaten van de nieuwe studie zetten echter vraagtekens bij deze veronderstelling.

De onderzoekers gebruikten langlopende, hoogwaardige gegevens van zes locaties over de hele wereld, waardoor ze rekening konden houden met seizoensgebonden variaties. Deze gegevens werden gecombineerd met informatie van verschillende nationale en internationale onderzoeksprojecten, waarbij een scala aan methoden voor het bemonsteren van mariene deeltjes werd gebruikt, waaronder sedimentvallen, radiometrische technieken en onderwatercamera’s.

Met deze combinatie van gegevens kon het onderzoeksteam niet definitief concluderen dat variaties in de overdrachts efficiëntie van de BCP over de wereldzeeën worden aangedreven door temperatuur. Dit komt grotendeels doordat variaties in de gegevens – voortkomend uit verschillen in experimentele methoden of natuurlijke fluctuaties (net als de atmosfeer heeft de oceaan ook “weer”) – mogelijke trends verdoezelden, wat de vraag oproept of dergelijke trends überhaupt bestaan.

Hoofdonderzoeker Dr. Anna Rufas (Faculteit Aardwetenschappen, Universiteit van Oxford) zei: “De afwezigheid van duidelijke patronen kan mogelijk worden verklaard door de verschillen tussen methoden in verschillende onderzoeksprojecten, vooral omdat er geen standaardmethoden zijn. Daarom zijn er grote verschillen tussen de benaderingen van de onderzoeksgroepen die dit probleem bestuderen.”

Dit zou kunnen worden aangepakt door standaardisatie van protocollen voor de verzameling van mariene deeltjesgegevens. De onderzoekers pleiten ook voor verbeterde gegevensverzameling in traditioneel ondervertegenwoordigde gebieden, zoals de poolgebieden in de winter, die cruciaal zijn voor de koolstofvastlegging in de oceaan.

Co-auteur Professor Samar Khatiwala merkte op: “Iedereen die op een schip is geweest, weet dat de oceaan een behoorlijk ‘luidruchtige’ plek is. Dat maakt het identificeren van patronen ongelooflijk uitdagend, vooral voor complexe processen zoals de BCP, waarbij de gegevens op zijn best spaarzaam zijn en vaak met zeer verschillende meettechnieken zijn verzameld. Een relatie kan in de natuur bestaan, maar deze zorgvuldige analyse doet ons twijfelen aan enkele lang gekoesterde aannames.”

Co-auteur Professor Heather Bouman voegde toe: “De BCP biedt een essentiële ecosysteemdienst door op natuurlijke wijze overtollig CO2 uit de atmosfeer te verwijderen en de temperatuur van onze planeet te reguleren. In een wereld waar technieken voor CO2-verwijdering steeds belangrijker worden, is het begrijpen van dit fundamentele oceaanproces van vitaal belang om de potentiële bijdragen in de komende decennia te erkennen.”