Обширные морские льды покрывали мировой океан во время последнего ледникового периода, что препятствовало проникновению кислорода в глубокие океанские воды, усложняя отношения между кислородом и углеродом, показало новое исследование.

"Морской лед фактически является закрытым окном для океана", - сказал Андреас Шмиттнер, климатолог из Университета штата Орегон и соавтор статьи. "Закрытое окно не пропускает свежий воздух; морской лед действовал как барьер, чтобы кислород не попадал в океан, как затхлый воздух в комнате, полной людей. Если вы откроете окно, кислород снаружи может проникнуть внутрь, и воздух не будет таким затхлым."

Результаты, опубликованные недавно в журнале Nature Geoscience, бросают вызов предыдущим предположениям о взаимосвязи между кислородом и углекислым газом в глубоководных водах океана. Понимание этой взаимосвязи дает исследователям важную информацию о том, как мировой океан может реагировать на изменение климата, сказал Шмиттнер, профессор Колледжа наук о Земле, океане и атмосфере ОГУ.

Океан играет важную роль в круговороте углерода; углекислый газ из атмосферы растворяется в поверхностных водах, где водоросли превращают углерод в органическое вещество. Дыхание этого органического вещества удаляет кислород по мере того, как углерод погружается в глубины океана. Процесс переноса углерода с поверхности океана на глубину известен как биологический насос.

В настоящее время океан теряет кислород, и эта тенденция, как ожидается, сохранится, поскольку растворимость кислорода уменьшается с повышением температуры. Это заставило бы ученых ожидать более высоких концентраций кислорода во время последнего ледникового периода, когда океаны были холоднее, сказал Шмитнер, но осадки, собранные ранее из-под морского дна, показывают более низкие уровни кислорода в глубоком океане в этот период.

Исследователи ранее предположили, что биологический насос был сильнее во время последнего ледникового периода, увеличивая углеродное дыхание. Но это предполагает, что поверхностный кислород океана уравновешен атмосферой, сказал Шмитнер.

В своей новой работе Шмитнер и его коллеги Эллен Клифф и Самар Хативала из Оксфордского университета использовали моделирование для исследования более низких уровней кислорода в глубоком океане.

Они обнаружили, что неравновесие играет важную роль в углеродном цикле. Концентрация кислорода в глубоком океане была снижена, поскольку поверхностные воды были менее уравновешены атмосферой. Нарушение равновесия было результатом огромного морского льда, главным образом над Южным океаном, а также более высокого содержания железа в атмосфере ледникового периода, которая была более пыльной, сказал Шмитнер.

Это означает, что уровень кислорода в глубоком океане зависит не только от процесса биологического насоса, но и от морского льда или его отсутствия, точно так же, как качество воздуха в помещении может изменяться при открытии или закрытии окна, сказал он.

По словам Шмиттнера, метод исследователей, позволяющий понять роль морского льда и других процессов в океанских углеродных и кислородных циклах, также может быть применен для будущего моделирования климата.

"Современные модели не могут отделить воздействие биологического насоса на кислород океана от морского льда или других воздействий", - сказал он. "Это меняет наше понимание процесса и причин этих изменений."

ИСТОЧНИК