В бурном проливе Дрейка ученые находят редкое окно, через которое углерод быстро опускается в глубокие океанские глубины.

Глядя на Южный океан недалеко от Антарктиды, я вижу, как киты и морские птицы ныряют в воду и вылезают из нее, питаясь морской жизнью на нижних уровнях пищевой сети.В основе этой пищевой сети лежит крошечный фитопланктон – водоросли, которые растут на поверхности океана и поглощают углерод из атмосферы посредством фотосинтеза, точно так же, как это делают растения на суше.

Из-за своего небольшого размера фитопланктон находится во власти вихревых движений океана.Их настолько много, что зеленые завитки часто видны из космоса.

Обычно фитопланктон остается вблизи поверхности океана.Некоторые из них могут медленно опускаться на глубину из-за силы тяжести.Но в бурном проливе Дрейка, узком месте шириной 520 миль (850 км) между Антарктидой и Южной Америкой, происходит что-то необычное, и это влияет на то, как океан выводит углекислый газ – главный двигатель глобального потепления. атмосферы.

Проход Дрейка

Пролив Дрейка известен своим буйным морем: волны могут достигать 40 футов (12 метров). мощные сходящиеся течения, некоторые текут так же быстро, как 150 миллионов кубических метров в секунду.Здесь сталкиваются холодная вода из Южного океана и более теплая вода с севера, отталкиваясь друг от друга. мощные и энергичные водовороты.

Новые научные исследования, в которых я участвую как океанограф теперь показывает, как пролив Дрейка и некоторые другие районы Южного океана играют огромную роль в том, как океаны задерживают углерод из атмосферы.

Этот процесс имеет решающее значение для нашего понимания климата.Мировой океан является огромным резервуаром углерода, в котором содержится в 50 раз больше углерода как атмосфера.Однако это происходит только тогда, когда вода, несущая углерод, добирается до глубокого океана что углерод может храниться в течение длительного времени – до столетий или тысячелетий.

В основе этого обмена лежит фотосинтетический фитопланктон.А в проливе Дрейка мы с коллегами обнаружили, что подводные горы вызывают тревогу.

Роль слоев океана

Океан можно представить как имеющий слои.При постоянных поверхностных волнах и ветрах верхний слой все время колеблется, перемешивая воды.Это все равно, что добавить молоко в утренний кофе.Это волнующее смешивает солнечное тепло и газы, например, углекислый газ, поступающий из атмосферы.

Плотность воды обычно увеличивается по мере того, как вода становится глубже, холоднее и соленее.Это формирует слои плотности, которые обычно плоские.Поскольку вода предпочитает сохранять свою плотность постоянной, она в основном движется горизонтально и с трудом перемещается между поверхностью и глубиной океана.

Тем не менее, несмотря на этот физический барьер, испытания воды показывают, что углекислый газ, образующийся в результате деятельности человека, проникает в глубины океана.Один из способов – химия:Углекислый газ растворяется в воде, образуя угольную кислоту.Живые существа в океане – другое дело.

Вид на пролив Дрейка

Океанографы уже давно указывают на северную часть Атлантического океана и Южный океан как на места где поверхностные воды перемещаются на глубину, унося с собой большие объемы углерода.Однако недавняя работа показала, что в этом процессе могут фактически доминировать лишь несколько областей: включая пролив Дрейка.

Несмотря на то, что это один из самых известных участков океана, ученым лишь недавно удалось наблюдать это окно в действии.

Основной поток пролива Дрейка создается под воздействием сильных западных ветров через Южный океан.Ученые обнаружили, что западные ветры создают наклон плотности воды: плотные воды мельче ближе к Антарктиде, где более холодная талая вода покрывает поверхность, но спускаются глубже в океан дальше на север, в сторону Южной Америки.

С достижениями в автономные подводные роботы Благодаря компьютерному моделированию нам удалось показать, как поток Южного океана взаимодействует с подводной горой в проливе Дрейка.Это подводное взаимодействие смешивает океан, улучшая процесс перемешивания, напоминающий кофе.

Перемешивание вдоль наклонных уровней плотности обеспечивает путь воде из верхнего слоя океана в глубину.И фитопланктон на поверхности океана увлекается вместе с этим движением, перемещаясь на глубину гораздо быстрее, чем при гравитационном погружении.

В менее энергетическом регионе этот фитопланктон погибнет и выдыхает свой углерод обратно в атмосферу или медленно тонет.Однако в проливе Дрейка фитопланктон может быть унесен на глубину до того, как это произойдет, а это означает, что углерод, который они поглотили из атмосферы, изолируется в глубинах океана.Углерод, растворенный и хранящийся в глубинах океана, также может выходить наружу в этих местах.

Учёные подсчитали, что самые глубокие воды океана напрямую взаимодействуют с атмосферой лишь примерно через 5% площади поверхности океана.Это одно из тех особенных мест.

Исследование пролива Дрейка и других океанографических окон позволяет науке лучше понять изменение климата и работу нашей голубой планеты.