PNAS: Растворённые газы в глубинах Северной Атлантики отслеживают процессы вентиляции океана
Физико-химический обмен газов между атмосферой и обширными недрами океана происходит в небольшом числе мест в высоких широтах в зимние месяцы, часто в экстремальных погодных условиях. В результате существует мало прямых наблюдений. Растворённые инертные газы и их изотопы, химически и биологически нереакционноспособные, являются полезными инструментами для количественной оценки газообмена между воздухом и морем. Здесь представлены высокоточные данные о растворённых инертных газах из глубин Северной Атлантики для оценки газообмена с использованием модели циркуляции океана. Полученные результаты предполагают большую роль газообмена, опосредованного пузырьками, и использованная авторами модель позволяет изолировать биологические источники азота от физических источников в глубинном океане, что имеет отношение к циклу азота в морской среде и его роли в хранении углерода в океане.
Газообмен между атмосферой и недрами океана оказывает существенное влияние на глобальный климат и биогеохимию. Однако наше понимание соответствующих физических процессов по-прежнему ограничено недостатком прямых наблюдений. Растворённые инертные газы в глубинах океана являются мощными индикаторами физического взаимодействия воздуха и моря из-за их химической и биологической инертности, однако соотношение их изотопов остаётся недостаточно изученным. Авторы представляют высокоточные соотношения изотопов и элементов инертных газов из глубин Северной Атлантики (~32° с.ш., 64° з.д.) для оценки параметров газообмена с использованием модели циркуляции океана. Беспрецедентная точность этих данных свидетельствует о недонасыщенности глубоких слоёв океана тяжёлыми инертными газами и изотопами в результате переноса газа из воздуха в море при охлаждении, связанного с глубокой конвекцией в высоких северных широтах. Эти данные также указывают на недооценённую и большую роль газообмена, опосредованного пузырьками, в глобальном переносе малорастворимых газов, включая O2, N2 и SF6. Использование инертных газов для проверки физического представления газообмена между воздухом и морем в модели также даёт уникальную возможность отличить физические сигналы от биогеохимических. В качестве тематического исследования сравниваются измерения растворённого N2/Ar в глубинах Северной Атлантики с прогнозами чисто физической модели, обнаружен избыток N2 в результате денитрификации бентоса в более старых глубоководных районах (ниже 2,9 км). Эти данные показывают, что скорость удаления фиксированного азота в глубинах северо-восточной Атлантики по крайней мере в три раза выше, чем глобальная средняя глубинного океана, что предполагает тесную связь с экспортом органического углерода и повышает потенциальные будущие последствия для морского азотного цикла.
