Più di 100 galleggianti oceanici ora si tuffano e vanno alla deriva nell'Oceano Antartico intorno all'Antartide durante il picco dell'inverno. Questi strumenti stanno raccogliendo dati da un luogo e da una stagione che rimangono molto poco studiati, nonostante il suo ruolo importante nella regolazione del clima globale.

Un nuovo studio dell'Università di Washington, il Monterey Bay Aquarium Research Institute, L'Università di Princeton e diverse altre istituzioni oceanografiche utilizzano i dati raccolti dai droni galleggianti negli ultimi inverni per sapere quanta anidride carbonica viene trasferita dai mari circostanti. I risultati mostrano che in inverno l'acqua aperta più vicina al ghiaccio marino che circonda l'Antartide rilascia significativamente più anidride carbonica di quanto si credesse in precedenza.

"Questi risultati sono stati davvero una grande sorpresa, perché studi precedenti avevano scoperto che l'Oceano Antartico stava assorbendo molta anidride carbonica, " ha detto l'autore principale Alison Gray, un assistente professore di oceanografia UW. "Se non è vero, come suggeriscono questi dati, allora significa che dobbiamo ripensare al ruolo dell'Oceano Antartico nel ciclo del carbonio e nel clima".

Il documento è pubblicato il 14 agosto in Lettere di ricerca geofisica .

I dati sono stati raccolti attraverso il progetto Southern Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling (SOCCOM) con sede presso la Princeton University. La Fondazione Nazionale della Scienza, attraverso il suo Office of Polar Programs, ha finanziato lo sforzo di 21 milioni di dollari per posizionare dozzine di robot galleggianti per monitorare l'acqua intorno all'Antartide e imparare come funziona nel sistema climatico globale.

"Questa è la scienza nella sua forma più eccitante:una sfida importante per la nostra attuale comprensione resa possibile da osservazioni straordinarie dall'applicazione di nuove tecnologie per studiare regioni dell'oceano precedentemente inesplorate, ", ha affermato il coautore e direttore del SOCCOM Jorge Sarmiento dell'Università di Princeton. Gray ha condotto la ricerca come ricercatore post-dottorato nel gruppo di ricerca di Sarmiento.

"Le nostre osservazioni hanno importanti implicazioni per la nostra comprensione del ciclo globale del carbonio, " Ha detto Sarmiento. "Troviamo che l'Oceano Meridionale è attualmente vicino alla neutralità rispetto alla rimozione del carbonio dall'atmosfera, contrariamente a studi precedenti che suggeriscono che c'è un grande assorbimento di carbonio da parte dell'Oceano Antartico. Questi risultati possono essere riconciliati se c'è un corrispondente assorbimento di carbonio non osservato in attesa di essere scoperto da qualche altra parte nell'oceano".

Le precedenti misurazioni invernali nella regione provenivano principalmente da navi che attraversavano il Passaggio di Drake per rifornire le stazioni di ricerca antartiche. Quei dati erano pochi e lontani tra loro.

"Dopo quattro anni di SOCCOM, la stragrande maggioranza delle informazioni sulla chimica dell'Oceano Antartico proviene da questi galleggianti, "Ha detto Gray. "Abbiamo più misurazioni degli ultimi anni che di tutti i decenni precedenti".

Ci sono ragioni per cui esistono poche misurazioni invernali precedenti. Le tempeste in Antartide sono tra le più feroci del pianeta. In inverno, la corrente circumpolare e i venti non hanno barriere per squarciare il continente. La tempesta media dura quattro giorni, disse Gray. Il tempo medio tra i temporali è di sette giorni.

"In inverno è molto tempestoso, e i venti sono estremamente forti, ed è buio, "Ha detto Gray. "Sarebbe un posto piuttosto infelice essere su una nave."

Il progetto SOCCOM è stato lanciato perché anche questa regione svolge un ruolo unico nel clima. È uno dei pochi luoghi in cui l'acqua che ha trascorso secoli nelle profondità dell'oceano risale fino alla superficie per ricongiungersi alle correnti di superficie e connettersi con l'atmosfera.

Gli atomi di carbonio si muovono tra le rocce, fiumi, impianti, oceani e altre fonti in un ciclo di vita su scala planetaria. Imparare la velocità di questi vari trasferimenti aiuta a prevedere i livelli a lungo termine di anidride carbonica, una molecola rilasciata bruciando combustibili fossili che, quando si accumula nell'atmosfera, intrappola il calore.

Le nuove osservazioni sono state raccolte da strumenti galleggianti che vanno alla deriva con le correnti e possono controllare la loro galleggiabilità per raccogliere osservazioni a diverse profondità. Gli strumenti si immergono fino a 1 chilometro e galleggiano con le correnti per nove giorni. Poi cadono ancora più lontano, a 2 chilometri, e poi risalire in superficie mentre si misurano le proprietà dell'acqua. Dopo essere riemersi, trasmettono le loro osservazioni a terra via satellite.

A differenza dei più comuni galleggianti Argo, che misurano solo la temperatura e la salinità dell'oceano, i galleggianti SOCCOM monitorano anche l'ossigeno disciolto, azoto e pH. Il nuovo documento utilizza le misurazioni del pH per calcolare la quantità di anidride carbonica disciolta, e poi lo usa per capire quanto fortemente l'acqua assorbe o emette anidride carbonica nell'atmosfera.

Guardando cerchi di distanza crescente dal Polo Sud, gli autori scoprono che in inverno l'acqua aperta vicino alle acque ricoperte di ghiaccio marino intorno all'Antartide rilascia nell'atmosfera significativamente più anidride carbonica di quanto previsto.

"Non sorprende che l'acqua in questa regione stia degasando, perché l'acqua profonda è eccezionalmente ricca di carbonio, "Ha detto Gray. "Ma abbiamo sottovalutato l'entità del degassamento perché avevamo così pochi dati dai mesi invernali. Ciò significa che l'Oceano Antartico non assorbe tanto carbonio quanto pensavamo".

Lo studio pubblicato analizza i dati raccolti da 35 float tra il 2014 e il 2017. Gray sta ora analizzando dati più recenti da più strumenti per identificare tendenze stagionali o pluriennali, dove i modelli potrebbero cambiare da un anno all'altro.

"C'è sicuramente una forte variabilità su scala decennale nell'Oceano Antartico, "Ha detto Gray. "E i modelli sono davvero dappertutto in questa regione. I galleggianti SOCCOM ora forniscono dati in momenti e luoghi in cui prima non avevamo praticamente nulla, e questo è inestimabile per vincolare i modelli e comprendere queste tendenze".

Ottenere questo tipo di dati è estremamente difficile da fare nell'Oceano Antartico, che è tra i corsi d'acqua più turbolenti del mondo, ma allo stesso tempo è vitale per costruire un quadro globale completo di come l'anidride carbonica atmosferica interagisce con gli oceani polari.

"acque antartiche, fino ad ora, sono stati una regione povera di dati per questo tipo di misurazioni, " ha detto Peter Milne, responsabile del programma per le scienze oceaniche e atmosferiche presso l'Ufficio NSF dei programmi polari. "SOCCOM, utilizzando tecnologie che in precedenza non erano disponibili per i ricercatori, sta già dimostrando il suo valore raccogliendo informazioni che altrimenti rimarrebbero in gran parte irraggiungibili".