科学家希望部署一支无人机舰队看看海洋吸收了多少碳

没有海洋，气候危机将比现在更糟。每年，海洋从大气中吸收数十亿吨碳，防止温室气体可能导致的变暖。科学家估计，人类和自然资源释放到大气中的所有碳中，约有 25% 到 30% 被海洋吸收。

“但这个数字有很多不确定性，”海洋化学家、麻省理工学院地球、大气和行星科学系 (EAPS) 的首席研究科学家瑞安·伍斯利 (Ryan Woosley) 说。海洋的不同部分吸收不同量的碳，这取决于许多因素，例如季节和风暴混合的量。当前的碳循环模型没有充分捕捉到这种变化。

为了缩小差距，伍斯利和麻省理工学院的其他科学家团队为麻省理工学院气候大挑战竞赛制定了一项研究提案——这是一项全研究所范围内的活动，旨在促进和资助应对气候危机的创新研究。该团队的提议，“海洋生命体征”，包括派出一支航行无人机在海洋中巡航，详细测量海洋真正吸收了多少碳。这些数据将用于提高全球碳循环模型的精度，并提高研究人员验证各国声称的减排量的能力。

“如果我们开始制定缓解策略——无论是通过从大气中去除 CO 2还是减少排放——我们需要知道 CO 2的去向，才能知道它们的效果如何，”Woosley 说。如果没有更精确的模型，就无法确认观察到的碳减少是由于政策和人，还是由于海洋。

“这就是万亿美元的问题，”伍斯利说。“如果各国都花所有这些钱来减少排放，这是否足够重要?”

2 月，该团队的气候大挑战提案在提交的近 100 个参赛作品中被提名为 27 个决赛入围者之一。从这个入围名单中，麻省理工学院将在 4 月宣布选择五个旗舰项目，以获得进一步的资金和支持。

Woosley 与 EAPS 的首席研究工程师 Christopher Hill 一起领导团队。该团队包括来自整个部门的物理和化学海洋学家、海洋微生物学家、生物地球化学家和计算建模专家，以及来自媒体实验室和数学、航空航天、电气工程和计算机科学部门的合作者。

今天，关于空气和海洋之间二氧化碳流量的数据是零散收集的。研究船间歇性地巡航以收集数据。一些商船也装有传感器。但这些呈现了对整个海洋的有限看法，并且包括偏见。例如，商船通常会避开风暴，这会增加暴露在大气中的水的周转率，并导致海洋吸收的碳量大幅增加。

“我们很难做到并衡量它，”伍斯利说。“但这些无人机可以。”

如果获得资金，该团队的项目将首先在一个小区域部署几架无人机来测试该技术。由总部位于加利福尼亚的 Saildrone 公司制造的风力无人机将自动在一个区域内导航，并通过太阳能传感器持续收集海气二氧化碳通量数据。然后，这将扩大到超过 5,000 个无人机天的观测值，分布在五年内，并覆盖所有五个海洋盆地。

这些数据将用于为神经网络提供数据，以创建更精确的海洋吸收碳量地图，从而缩小模型中涉及的不确定性。这些模型将继续通过新数据进行验证和改进。“模型越好，我们就越能依赖它们，”伍斯利说。“但我们总是需要测量来验证模型。”

改进的碳循环模型也与气候变暖无关。“CO 2与世界的运作方式息息相关，”伍斯利说。“我们是由碳组成的，所有其他生物和生态系统也是如此。碳循环的扰动对这些生态系统有什么影响?”

最容易理解的影响之一是海洋酸化。海洋吸收的碳反应形成酸。更酸性的海洋会对珊瑚和牡蛎等海洋生物产生可怕的影响，它们的碳酸钙壳和骨骼可以在较低的 pH 值中溶解。自工业革命以来，海洋的酸性平均提高了 30%。

“因此，虽然海洋吸收了 CO 2对我们来说很好，但对海洋来说却不是很好，”伍斯利说。“了解这种吸收如何影响海洋的健康也很重要。”

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