激光衛星揭示南極洲秘密碳爆炸

該研究由自然資源部第二海洋研究所（SIO-MNR）和中國科學院南京地理與湖泊研究所（NIGLAS）的科學家牽頭。他們的結果發表在 科學的進步 11 月 5 日。

海洋在地球碳平衡中的作用

南大洋是全球碳循環的主要調節者，吸收了大量的人為碳。但儘管它很重要，它仍然是全球二氧化碳的“最大不確定性來源”₂ 流量計算。

這種不確定性來自於缺乏冬季觀測。每年有幾個月，南大洋處於完全黑暗的狀態，並且暴露在極端的天氣條件下，使得直接測量幾乎不可能。在此期間，該區域成為“監控黑匣子”。傳統衛星依靠反射陽光（被動傳感器）來檢測海洋特性，無法在這些條件下收集數據，導致科學家只能依賴不完整或估計的模型。

使用激光在黑暗中看東西

為了克服這一限制，研究人員使用了一種先進的方法，將激光衛星儀器 LIDAR（在 CALIPSO 任務中）14 年的數據與機器學習分析相結合。

與無源傳感器不同，激光雷達會發出自己的光信號，其工作原理與雷達類似，但使用激光而不是無線電波。這項技術使團隊即使在極夜也能監測海洋，並創建了第一個基於連續觀測的冬季二氧化碳記錄₂ 在南大洋交換。

結果顯示，之前的估計漏掉了冬季南大洋近40%的二氧化碳₂ 輸出。 “我們的研究結果表明，南大洋在全球碳循環中的作用比以前已知的更加複雜和動態，”NIGLAS 的史昆教授說。

重新思考海洋碳動態

這項研究非但沒有更新數字，反而重新定義了科學家如何理解南大洋碳的運動。研究小組提出了一個新的“三環框架”來解釋二氧化碳是如何產生的₂ 不同地區的兌換有所不同。

在南極環（南緯60°以南），海冰和鹽度等物理因素是二氧化碳的主要驅動因素。₂ 交換。在極鋒環（45°S – 60°S），大氣中的二氧化碳之間發生反應₂ 生物活性（葉綠素）變得更加有效。同時，在極環（南緯45°以北），海面溫度起著主導作用。

對全球氣候的影響

填補這一長期存在的數據缺口可能會帶來更準確的全球碳預算，這構成了政府間氣候變化專門委員會（IPCC）等組織使用的氣候預測的基礎。

這項研究強調了將主動衛星傳感和機器學習相結合來研究地球偏遠和動態區域的力量，為了解地球全年氣候系統開闢了新的可能性。