Se c'è un punto in cui l'anidride carbonica può scomparire in grandi quantità dall'atmosfera, è negli oceani della Terra. Là, enormi popolazioni di plancton possono assorbire l'anidride carbonica dalle acque superficiali e divorarla come parte della fotosintesi, generare energia per il proprio sostentamento. Quando il plancton muore, affondano per migliaia di piedi, portando con sé il carbonio che un tempo era nell'atmosfera, e nascondendolo nell'oceano profondo.

Gli oceani, perciò, sono serviti come una spugna naturale nella rimozione dei gas serra dall'atmosfera, contribuendo a compensare gli effetti del cambiamento climatico.

Ma ora gli scienziati del clima del MIT hanno scoperto che l'efficienza delle esportazioni dell'oceano, o la frazione della crescita totale del plancton che sta sprofondando nelle sue profondità, Sta diminuendo, dovuto principalmente all'aumento delle temperature globali.

In un nuovo studio pubblicato sulla rivista Lettere di limnologia e oceanografia , gli scienziati calcolano che, negli ultimi 30 anni, poiché le temperature sono aumentate in tutto il mondo, la quantità di carbonio che è stata rimossa e immagazzinata nelle profondità oceaniche è diminuita dell'1,5%.

Per mettere questo numero in prospettiva, ogni anno, circa 50 miliardi di tonnellate di nuovo plancton fioriscono ogni anno nell'oceano di superficie, mentre circa 6 miliardi di tonnellate di plancton morto sprofondano in acque più profonde. Un calo dell'1,5% nell'efficienza delle esportazioni significherebbe che circa 100 milioni di tonnellate di plancton in più sono rimaste vicino alla superficie ogni anno.

"Abbiamo calcolato che la quantità di carbonio che non sta affondando a causa del cambiamento di temperatura globale è simile alla quantità totale di emissioni di carbonio che il Regno Unito pompa nell'atmosfera ogni anno, " dice il primo autore B.B. Cael, uno studente laureato presso il Dipartimento della Terra del MIT, Scienze atmosferiche e planetarie (EAPS). "Se il carbonio è solo in piedi nella superficie dell'oceano, è più facile che ritorni nell'atmosfera".

I coautori di Cael sull'articolo sono Kelsey Bisson dell'Università della California a Santa Barbara e Mick Follows, un professore associato in EAPS.

Fotosintetizzatori contro respiratori

Nel 2016, il team ha iniziato a esaminare se la temperatura della superficie del mare ha un effetto sull'efficienza delle esportazioni oceaniche. Il principale obiettivo di ricerca del gruppo è sui microbi marini, comprese le interazioni tra le comunità, e i loro effetti e le risposte ai cambiamenti climatici.

Nello studio dell'efficienza delle esportazioni, i ricercatori hanno identificato due processi nei microbi oceanici di superficie che influenzano la velocità con cui il carbonio viene attratto nell'oceano profondo:gli organismi fotosintetizzanti come il plancton assorbono l'anidride carbonica dalle acque superficiali, fissare il carbonio nei loro sistemi; organismi che respirano come batteri e krill assorbono ossigeno ed emettono anidride carbonica nelle acque circostanti.

Basato sulla chimica della fotosintesi e della respirazione, i ricercatori si sono resi conto che i due processi rispondono in modo diverso a seconda della temperatura. I fotosintetizzatori crescono e muoiono relativamente più velocemente in ambienti più freddi, mentre i respiratori sono relativamente più attivi a temperature più calde.

Nel 2016, i ricercatori hanno sviluppato un modello semplice per prevedere il tasso di assorbimento del carbonio da parte dell'oceano a determinate temperature della superficie del mare. I loro risultati corrispondevano alle osservazioni registrate della quantità di carbonio esportata nelle profondità dell'oceano.

"Avevamo un modo semplice per descrivere come pensiamo che la temperatura influenzi l'efficienza delle esportazioni, sulla base di questa fondamentale teoria metabolica, " dice Cael. "Ora, possiamo usarlo per vedere come è cambiata l'efficienza di esportazione nel periodo di tempo in cui abbiamo buoni record di temperatura? È così che possiamo stimare se l'efficienza delle esportazioni sta cambiando a causa del cambiamento climatico".

In mare aperto

Per questo nuovo documento, i ricercatori hanno utilizzato il modello per stimare l'efficienza delle esportazioni oceaniche negli ultimi tre decenni. Dal 1982, satelliti, navi, e le boe hanno effettuato misurazioni delle temperature della superficie del mare in tutto il mondo, che gli scienziati hanno calcolato in media per ogni posizione misurata e aggregato in database pubblicamente disponibili.

Per questo studio, il team ha utilizzato misurazioni della temperatura da tre diversi database, prese ogni mese dal 1982 al 2014, per le località di tutto il mondo. Il gruppo ha utilizzato la temperatura per stimare l'efficienza delle esportazioni attraverso l'oceano globale per ogni mese, sulla base del loro semplice modello. Hanno tracciato il cambiamento nell'efficienza delle esportazioni in tutto il mondo, nel periodo di 33 anni durante il quale erano disponibili le misurazioni.

Hanno scoperto che, In tutto il mondo, la velocità con cui l'oceano assorbe carbonio è diminuita dall'1 al 2% dal 1982. Le temperature della superficie del mare sono aumentate durante questo periodo.

"Probabilmente le persone si aspettavano un calo dell'efficienza delle esportazioni, ma la cosa che trovo interessante è abbiamo un bel modo per provare a quantificarlo, " Dice Cael. "Siamo in grado di stimare che negli ultimi 30 anni, l'efficienza delle esportazioni è diminuita dell'1 o del 2%, quindi dall'1 al 2% in meno della produttività totale del plancton sta uscendo dalla superficie dell'oceano, che in realtà è un numero piuttosto grande."

Cael afferma che il modello del team potrebbe essere potenzialmente applicato per prevedere il futuro dell'oceano come pozzo di carbonio, sebbene l'incertezza nelle proiezioni della temperatura renda questo un obiettivo molto più complicato.

"Il modo in cui il carbonio si muove sulla Terra è fondamentale per comprendere sia la biosfera che il clima della Terra, e richiede la comprensione di come il carbonio si muove attraverso l'oceano, " Dice Cael. "Questo [modello] è qualcosa che potresti potenzialmente applicare alle proiezioni di temperatura, per indovinare come il carbonio si muoverà attraverso la Terra in futuro".

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.