科学家们认为南极洲周围的南大洋是大气中二氧化碳的一个重要的吸收体。然而，部署在南大洋的自主漂浮体的新发现提供了第一个全面的数据，表明在冬季，南极洲附近海冰附近的开放水域向大气中释放的二氧化碳比之前认为的要多得多。
这项研究发表在8月14日的《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上，作者是普林斯顿大学南大洋碳和气候观测与建模(SOCCOM)项目的研究人员。该项目由美国国家科学基金会(NSF)资助，普林斯顿环境研究所(PEI)负责管理。兴业银行包括13所机构的23名高级研究员。
高科技的SOCCOM浮标是在华盛顿大学建造的，然后部署在南大洋。
“我们的观测结果对我们理解全球碳循环具有重要意义，”兴业银行主管乔治·萨米恩托(Jorge Sarmiento)说。
“这些结果是一个非常大的惊喜,因为之前的研究发现,南大洋吸收大量的二氧化碳,”第一作者说艾莉森灰色、海洋学华盛顿大学的助理教授(UW)进行研究与Sarmiento博士后研究员,同时也是教师在裴相关联。普林斯顿大学大气和海洋科学项目的博士后研究员Seth Bushinsky是这篇论文的作者之一。
“我们低估了排放气体的规模，因为我们从冬季月份获得的数据太少。这意味着南大洋吸收的碳没有我们想象的那么多。”“如果这不是真的，就像这些数据显示的那样，那就意味着我们需要重新思考南大洋在碳循环和气候中所扮演的角色。”
萨米恩托说:“我们发现，南大洋目前在从大气中去除碳方面几乎是中性的，这与之前的研究结果相反。之前的研究表明，南大洋吸收了大量的碳。”“如果在海洋的其他地方也有相应的未观测到的碳吸收有待发现，那么这些结果是可以调和的。”
这些扭曲的彩色路径显示了无人机是如何随着南极洲周围的洋流移动的。深灰色是陆地，浅灰色是海冰。深橙色的仪器测量出的二氧化碳排放量高于预期。
为了更好地了解南大洋的功能和化学性质，并确定其对气候的影响，法国海洋生物化学公司目前拥有100多个生物地球化学浮标，而其目标是大约200个。
萨米恩托说:“这是一项最令人兴奋的科学研究，它对我们目前的认识提出了重大挑战，这是利用新技术研究以前未被探索过的海洋区域所产生的非凡观测结果。”
格雷说，此前有关南大洋的观测和数据绝大多数都是在该地区最容易到达的夏季月份收集的。SOCCOM漂浮物随深海洋流漂流，并能独立地浮到海面上传输读数。它能够在严酷的冬季收集数据，而目前对冬季的研究还很匮乏。
格雷说:“经过法国兴业银行四年的努力，有关南大洋化学成分的绝大多数信息都来自这些漂浮物。”“过去几年的测量数据比之前几十年的都要多。”
该地区以前的冬季测量数据主要来自穿越德雷克海峡为南极研究站提供补给的船只。南极洲的风暴是地球上最猛烈的风暴之一。在冬天，环绕南极大陆的绕极洋流和风没有任何阻碍来减缓它们的速度。格雷说，平均风暴持续四天。风暴之间的平均时间是7天。格雷说:“冬天暴风雨很大，风非常大，而且天很黑。“这将是一个非常不愉快的地方，在船上。”
法国兴业银行的项目之所以启动，是因为南大洋在气候中也扮演着独特的角色。在深海中生活了几个世纪的水会上升到海面，重新与洋流汇合，并与大气相互作用。
SOCCOM浮标测量海洋温度和盐度，以及溶解氧、氮和ph值。它们随水流漂流，并能控制浮力，以收集不同深度的观测资料。这些仪器潜到水下1公里，随水流漂浮9天。接下来，它们下降得更远，达到2千米，然后在测量水的性质时上升到地表。浮出水面后，他们将观测结果通过卫星传回岸上。
目前的研究使用了2014年至2017年间35个漂浮物收集的pH值测量值来计算溶解二氧化碳的量，然后用这些数据来计算水吸收或向大气排放二氧化碳的强度。
格雷说，她现在正在分析来自更多仪器的最新数据，以确定季节或多年趋势，其中的模式可能会随着年份的变化而变化。格雷说:“南大洋的年代际尺度肯定有很强的变异性。“这个地区到处都有模型。SOCCOM float现在提供的数据有时甚至是在我们以前几乎什么都没有的地方，这对于约束模型和理解这些趋势是非常宝贵的。”
在南大洋获取这类数据极其困难，南大洋是世界上最动荡的水体之一，但它对全面了解大气二氧化碳如何与极地海洋相互作用至关重要。
美国国家科学基金会极地项目办公室(NSF Office of Polar Programs)海洋和大气科学项目经理彼得·米尔恩(Peter Milne)说:“到目前为止，南极水域一直是这类测量数据匮乏的地区。”
米尔恩说:“法国兴业银行利用研究人员以前无法获得的技术，通过收集信息来证明其价值，否则这些信息在很大程度上是无法获得的。”
他们的论文《自主生物地球化学浮体探测高纬度南大洋中显著的二氧化碳排放》发表于8月14日的《地球物理研究快报》(DOI: 10.1029/2018GL078013)。这项工作由国家科学基金会(批准号:NSF)资助。以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)和美国国家航空航天局(批准号:no。NNX-14AP49G)。联合作者包括华盛顿大学的Stephen Riser;蒙特雷湾水族馆研究所的肯尼斯·约翰逊;亚利桑那大学的Joellen Russell;斯克里普斯海洋研究所的琳恩·塔利;国家海洋和大气管理局的Rik Wanninkhof;前华盛顿大学研究生南希·威廉姆斯，现就职于俄勒冈州立大学。
普林斯顿环境研究所的摩根·凯利和华盛顿大学的汉娜·希基对这篇报道也有贡献。