在NASA 支持的一項(xiàng)研究中，2021 年12 月發(fā)表在期刊《科學(xué)》 上，科學(xué)家們利用飛機(jī)對大氣二氧化碳的觀測，“表明南緯45 度以南海洋的年度碳凈通量”很大，吸收能力更強(qiáng)與最近的其他觀測結(jié)果相比，夏季的排氣量較少，冬季的排氣量較少。他們發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的水域每年吸收的碳比釋放的碳多約0.53 拍克（5.3 億噸）。

該研究的主要作者、美國國家大氣中心的科學(xué)家馬修·朗解釋說：“機(jī)載測量顯示，夏季南大洋表面低層大氣中的二氧化碳減少，這表明海洋吸收了碳?！毖芯浚∟CAR）。該飛機(jī)的觀測數(shù)據(jù)是在2009 年至2018 年的三次現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中收集的，其中包括2016 年NASA 的大氣層析成像任務(wù)(ATom)。

本頁的動畫和靜態(tài)圖像顯示了2012年世界海洋吸收二氧化碳（藍(lán)色）和排放二氧化碳（紅色）的區(qū)域。（跳到視頻1:00關(guān)注南半球）數(shù)據(jù)來自ECCO-達(dá)爾文全球海洋生物地球化學(xué)模型。該研究由美國國家科學(xué)基金會、美國宇航局和美國國家海洋和大氣管理局資助。

當(dāng)人為排放的二氧化碳進(jìn)入大氣時，部分氣體被海洋吸收，這一過程可以稍微減緩大氣中碳的積累以及隨之而來的全球氣溫上升。部分原因是來自深海的冷水上涌。一旦到達(dá)表面，溫度較低、營養(yǎng)豐富的水通常會在稱為浮游植物的光合生物的幫助下吸收大氣中的二氧化碳，然后再下沉。

計算機(jī)模型顯示，世界上人類在海洋中產(chǎn)生的二氧化碳的40% 最初是從大氣中吸收到南大洋的，使其成為地球上最重要的碳匯之一。但測量二氧化碳從空氣到海洋的通量或交換一直是一個挑戰(zhàn)。

先前對南大洋碳通量的許多研究主要依賴于通過浮動儀器測量海洋酸度（當(dāng)海水吸收二氧化碳時，海洋酸度會增加）。新研究使用飛機(jī)來測量海洋上空大氣二氧化碳濃度的變化。

“你無法欺騙氣氛，”朗說。 “雖然來自海洋表面和陸地的測量很重要，但它們太稀疏，無法提供空氣-海洋碳通量的可靠圖像。然而，大氣可以整合大面積的通量。

在這項(xiàng)新研究中，研究人員使用了三個現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的機(jī)載測量結(jié)果。 ATom、HIPPO 和ORCAS，這些現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)捕獲了大氣中不同海拔高度和不同季節(jié)二氧化碳垂直變化的一系列快照（或剖面）。例如，在2016 年初的ORCAS 活動期間，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)飛機(jī)下降時二氧化碳濃度下降，同時還檢測到海洋表面附近的高湍流，這表明存在氣體交換。像這樣的剖面圖，加上幾個大氣模型，可以幫助團(tuán)隊(duì)更好地估計碳通量。