Изучая роль океана в глобальном углеродном цикле, Сигел и его коллеги использовали эти самородки в своих интересах. Они включили жизненный цикл фитопланктона и зоопланктона — мелких, часто микроскопических животных на дне пищевой цепи — в новую механистическую модель для оценки глобального экспорта углерода океана. Их результаты опубликованы в журнале Global Biogeochemical Cycles.Исследователи использовали спутниковые наблюдения, в том числе определения чистой первичной продукции (NPP) — чистого производства органического вещества из водного диоксида углерода (CO2) фитопланктоном — для создания своей модели на основе пищевой сети.
Ученые сосредоточились на биологическом насосе океана, который экспортирует органический углерод из эвфотической зоны — хорошо освещенной верхней части океана — через опускание твердых частиц, в основном из фекалий зоопланктона и скоплений водорослей. Как только они покидают эвфотическую зону, погружаясь в глубины океана, углерод может быть изолирован на сезон или столетия.«То, что мы здесь сделали, — это первый шаг к мониторингу силы и эффективности биологического насоса с использованием спутниковых наблюдений», — сказал Сигел, который также является профессором морских наук на географическом факультете UCSB. «Подход уникален тем, что предыдущие способы были эмпирическими без учета динамики пищевой сети океана».
Он отметил, что пространственно-временные модели, созданные с помощью этих эмпирических подходов, несовместимы с тем, как океанографы думают, что океаны должны работать.Углерод присутствует в атмосфере и хранится в почвах, океанах и земной коре.
Любое движение углерода между этими резервуарами или, в случае океана, внутри этих резервуаров называется потоком. По мнению исследователей, океаны являются центральным компонентом глобального углеродного цикла, поскольку они хранят, переносят и превращают углеродные составляющие.
«Количественная оценка этого потока углерода имеет решающее значение для прогнозирования реакции атмосферы на изменение климата», — сказал Сигел. «Анализируя сигналы рассеяния, которые мы получили в результате спутниковых измерений цвета океана, мы смогли разработать методы расчета того, сколько биомассы содержится в очень больших или очень маленьких частицах».Их результаты предсказывают средний глобальный поток экспорта углерода в 6 петаграмм (Пг) в год. Петаграмма, также известная как гигатонна, равна одному квадриллиону (1015) грамму. Это огромная сумма, примерно равная ежегодным глобальным выбросам ископаемого топлива.
В настоящее время сжигание ископаемого топлива представляет собой приток в атмосферу примерно 9 Пг в год.«Имеет значение, насколько большой или малый планктон, и важно, какие потоки энергии находятся в пищевой сети», — сказал Сигел. «Это так просто. На самом деле, кто кого ест, но также имея представление о биомассе и продуктивности каждого из них.
Итак, мы разработали эти передовые способы определения ЧПП, биомассы фитопланктона и размерной структуры, чтобы сформулировать массовые бюджеты, все полученные со спутников. данные."Исследователи продвигают свою модель на один шаг вперед, планируя крупную полевую программу, предназначенную для лучшего понимания состояний, в которых работает биологический насос. «Понимание биологического насоса имеет решающее значение», — заключил Сигель. «Нам нужно понять, куда идет углерод, сколько его переходит в органическое вещество, как это влияет на обмен СО2 между воздухом и морем и что происходит с ископаемым топливом, которое мы выбрасываем из наших выхлопных труб».