Oceany ochładzają klimat bardziej, niż do tej pory sądzono

Oceany aktywnie uczestniczą w regulacji klimatu naszej planety. Nie tylko wychwytują i redystrybuują energię cieplną pochodzącą ze Słońca, ale także wytwarzają gazy, które tworzą cząsteczki o natychmiastowych efektach klimatycznych, poprzez rozjaśnianie chmur, co wpływa na lepsze odbijanie promieniowania słonecznego. Jak to robią? Odpowiedź leży w metanotiolu – związku na bazie siarki, wytwarzanym przez morskie stworzenia, który bywa określany również jako MeSH.

W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma "Science Advances" (DOI: 10.1126/sciadv.adq2465), międzynarodowy zespół naukowców dokonał ilościowego określenia globalnych emisji związków siarki z oceanów wykazując, że ochładzają one klimat bardziej niż wcześniej sądzono, zwłaszcza nad Oceanem Południowym.

Stworzenia morskie, z którymi dzielimy naszą planetę, nieświadomie pomagają w walce z globalnym ociepleniem za pomocą wytwarzanego przez siebie gazu — metanotiolu. To siarkowy analog metanolu. To bezbarwny, łatwopalny gaz o silnym zapachu zgniłej kapusty. Używa się go do wyrobu pestycydów oraz niektórych farmaceutyków, jest też składnikiem pasz dla zwierząt. Jest dodawany do gazu ziemnego jako środek zapachowy, dzięki któremu ludzie mogą szybko wykrywać wycieki gazu, czując charakterystyczny zapach.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Metanotiol przez długi czas pozostawał poza radarem naukowców, mimo swojego znacznego wpływu na klimat. Było to spowodowane trudnościami w jego pomiarach. To wysoce reaktywny gaz i korzystając z tradycyjnych technik trudno jest go wykryć. Do tego wcześniejsze prace koncentrowały się na cieplejszych oceanach, ale okazuje się, że to oceany polarne emitują go najwięcej.

– To element klimatyczny o największej zdolności chłodzenia, ale również najmniej poznany. Wiedzieliśmy, że metanotiol wydostaje się z oceanu, ale nie mieliśmy pojęcia, ile i skąd. Nie wiedzieliśmy również, że ma tak duży wpływ na klimat – powiedział Charel Wohl z University of East Anglia.

Odkrycia dotyczące metanotiolu poszerzają jedną z najbardziej przełomowych teorii zaproponowanych 40 lat temu na temat roli oceanów w regulacji klimatu Ziemi. Według niej, plankton żyjący na powierzchni mórz i oceanów wytwarza siarkę w postaci gazu – siarczku dimetylu, który, po dostaniu się do atmosfery, utlenia się i tworzy małe cząsteczki zwane aerozolami. Aerozole te odbijają część promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną, a tym samym zmniejszają ciepło, które dociera do powierzchni Ziemi. Ich efekt chłodzący jest wzmacniany, gdy wchodzą w skład chmur.

Wraz z rozwojem technik pomiarowych uczeni odkryli, że plankton również emituje metanotiol. W swoich pracach naukowcy zebrali wszystkie dostępne pomiary dotyczące metanotiolu w wodzie morskiej i do tej bazy dodali te, które wykonali w Oceanie Południowym i u wybrzeży Morza Śródziemnego. Powiązali je z temperaturą wody morskiej, uzyskaną z satelitów.

Umożliwiło im to wyciągnięcie wniosku, że rocznie, średnio na świecie metanotiol zwiększa o 25 proc. znane emisje siarki z oceanów, uwzględniające już siarczek dimetylu. – Może się to wydawać niewiele, ale metanotiol jest bardziej wydajny w utlenianiu i tworzeniu aerozoli niż siarczek dimetylu, a zatem jego wpływ na klimat jest spotęgowany — powiedział Julián Villamayor z Blas Cabrera Institute of Physical Chemistry, współautor badania.

Jednak jeśli chodzi o emisje MeSH na obszarze Oceanu Południowego, to zwiększają one o od 30 do 70 proc. ilość aerozoli siarkowych w atmosferze, co przekłada się na znacznie większy efekt chłodzący, niż do tej pory sądzono. Co więcej, metanotiol obecny w atmosferze zwiększa czas istnienia siarczku dimetylu w atmosferze, co pozwala na jego redystrybucję na większe odległości.

Zespół włączył również emisje morskie metanotiolu do najnowocześniejszego modelu klimatycznego, aby ocenić ich wpływ na bilans radiacyjny planety. Wykazał on, że wpływ jest znacznie bardziej widoczny na półkuli południowej, gdzie jest więcej oceanów i mniejsza aktywność człowieka.

Zidentyfikowanie metanotiolu jako kluczowego składnika emisji siarki oceanicznej stanowi duży krok w kierunku zniwelowania luki w wiedzy między modelami klimatycznymi a obserwacjami.

Badania te zwiększają naszą wiedzę na temat tego, w jaki sposób jest regulowany klimat Ziemi i pokazują kluczowe znaczenie aerozoli siarkowych w tym procesie. Podkreślają również skalę wpływu działalności człowieka na klimat i to, że planeta będzie się nadal ocieplać, jeśli nie zostaną podjęte żadne działania.

– Modele klimatyczne znacznie przeszacowały promieniowanie słoneczne faktycznie docierające do Oceanu Południowego, głównie dlatego, że nie są w stanie prawidłowo symulować chmur. Praca wykonana tutaj częściowo zamyka długotrwałą lukę w wiedzy między modelami a obserwacjami – przyznał Wohl.

Dzięki tym badaniom naukowcy mogą dokładniej przedstawiać klimat w modelach, które są wykorzystywane do prognozowania globalnego ocieplenia. – Dziś, dzięki rozwojowi technik pomiarowych, wiemy, że plankton również emituje metanotiol i znaleźliśmy sposób na ilościowe określenie w skali globalnej, gdzie, kiedy i w jakiej ilości ta emisja występuje. Znajomość emisji tego związku pomoże nam dokładniej przedstawić chmury nad Oceanem Południowym i bardziej realistycznie obliczyć ich efekt chłodzący – podkreślił Wohl.

Naukowcy zamierzają teraz zbadać interakcje MeSH z innymi elementami atmosferycznymi i jego rolę w szerszych cyklach biogeochemicznych. Ta ścieżka może ujawnić jeszcze więcej na temat naturalnych mechanizmów Ziemi służących do równoważenia klimatu. Dzięki tej wiedzy modele klimatyczne mogą zostać udoskonalone, umożliwiając dokładniejsze przewidywania dotyczące globalnego ocieplenia.

Źródło: University of East Anglia, Earth.com, fot. Wikimedia Commons/ Tiago Fioreze/ CC BY-SA 3.0