알래스카만의 10년 기후 변동성에 의한 해양 산성화의 조절

알래스카

지표 해양에 의한 대기로부터 인위적인 이산화탄소의 흡수는 전지구 해양 산성화로 이어지지만 해양 순환 및 혼합의 지역적 변화는 명백한 산성화 속도를 약화시키거나 가속화할 수 있습니다. 여기에서 우리는 1980년부터 2013년까지의 지역 해양 모델 시뮬레이션과 해양 변동이 알래스카 만 표층수의 산성화 속도에 미치는 영향을 조사하기 위해 관측 데이터를 사용합니다. 우리는 대규모 대기 강제력이 국지적 바람과 용승 강도에 영향을 미치고, 이는 차례로 해양 산성화 속도에 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. 특히, 국지적 바람 스트레스 컬의 변동성은 아한대 환류의 해수면 높이를 10년 간격으로 눌렀는데, 이는 질산염 및 용해된 무기 탄소가 풍부한 물의 용승을 증가시키고 명백한 해양 산성화 속도를 증가시켰습니다. 우리는 이 해수면 높이 변동성을 북부 알래스카 만 진동으로 정의하고 생태계 건강과 어업에 해로운 극단적인 산성화 현상을 일으킬 수 있다고 제안합니다.

 

북부 알래스카만의 진동으로 인한 해수면 높이 변동성과 해양 산성화

해양 산성화는 대기로부터 인위적인 CO2의 해양 흡수에 의해 주로 추진되는 느리고 수 십년에 걸친 지구 환경 압박입니다. 더 짧은 시간 및 공간 규모에서 해양 산성화는 역동적이고 결합된 해양과 대기 시스템의 펄스 교란과 상호 작용합니다. 예를 들어, 일반적으로 표면 해양 CO2 부분압(pCO2) 경향이 대기 pCO2 경향을 거의 따른다고 가정하지만, 이 가정은 내부 지구 시스템 변동성으로 인해 일시적으로 무너질 수 있습니다. 유기물의 재광화, CO2가 풍부한 물의 용승, 강, 빙하 또는 해빙에서 나오는 저알칼리성 담수의 유입, 육지에서 영양분과 탄소의 유입과 같은 국부적인 자연적 또는 인간 주도적 과정이 기여할 수 있습니다. 훨씬 더 짧은 시간 척도에 걸쳐 산성화가 진행됩니다. 해양 산성화는 해수의 CO2 농도 증가와 pH 및 탄산 이온 농도 감소를 포함하며, 이는 차례로 아라고나이트와 같은 생체 CaCO3 광물의 포화 상태 감소로 이어집니다. CaCO3 광물은 Ω <1일 때 화학적으로 용해됩니다. 그러나 CaCO3로 껍질을 만드는 많은 해양 유기체는 Ω =18의 열역학적 임계값보다 훨씬 높은 Ω 감소에 민감합니다. 이러한 이유로 해양 산성화는 특히 알래스카 만과 같은 아한대 지역에서 중요한 사회 경제적 생존과 상업적 어업에 부정적인 영향을 미칩니다. 알래스카 만 상업 어업은 캐나다와 미국의 수확자에게 경제적으로 중요하며 알래스카 원주민과 캐나다 인구를 포함하여 생계를 유지하는 어업 공동체에 영양가가 높습니다. 연어, 게, 연체 동물 및 기타 갑각류는 알래스카 만에서 생산성이 높은 생계 및 상업 어업의 상당 부분을 구성하며 해양 산성화의 영향에 취약한 것으로 나타났습니다. 알래스카 만에서 지표수는 열대 및 온대 지표수에 비해 자연적으로 CO32 및 Ω이 낮습니다. 이는 저온에서 CO2의 용해도 증가, 해양 혼합 패턴, 상당한 강변 및 빙하 산성 담수 유입량 및 철로 인해 발생합니다. 여름에 제한된 생물학적 탄소 감소는 실제로 지구 시스템 모델은 고배출 시나리오에서 아한대 북태평양의 넓은 지역에 걸쳐 지표수가 금세기 말까지 연중 내내 아라고나이트에 대해 과소포화될 것으로 예상합니다. 알래스카 만 생태계의 물리학, 화학 및 생물학은 PDO(Pacific Decadal Oscillation) 및 NPGO(North Pacific Gyre Oscillation) 지수로 특징지어지는 것과 같은 해양 조건의 10년 규모 변동에 의해 크게 영향을 받습니다. 예를 들어, NPGO는 북동태평양의 해양 염분, 영양소, 엽록소a 및 O2의 경년 변동과 밀접한 상관관계가 있으며 따라서 무기 탄소 화학에도 영향을 미칠 수 있습니다. 여기에서 우리는 기후에 따른 지역 해양 변동이 34년(1980~2013) 기간 동안 알래스카만에 대한 지역 해양 생지화학적 힌드캐스트 시뮬레이션의 모델 출력을 사용하여 10년에서 10년 단위로 해양 산성화 속도를 조절할 수 있는 방법을 설명합니다. 이러한 변동은 해양 산성화로 인한 스트레스의 계절적 기간을 악화시킬 수 있으며 해양 산성화가 유일한 동인인 경우보다 더 일찍 해양 산성화 극한 현상을 초래할 수 있습니다.

 

알래스카 기후 변동성에 의한 해양 산성화의 조절

앞으로 힌드캐스트 시뮬레이션은 관찰된 짧은 생지화학적 및 생물학적 시계열과 특정 극한 사건에 역사적 맥락을 추가하는 데 유용할 수 있습니다. 이 연구는 알래스카 만 및 아한대 환류와 같은 특정 지역에서 자연적 10년 변동성이 해양 산성화의 겉보기 속도를 크게 약화시키거나 가속화할 수 있음을 보여줍니다. 기후 원격 연결이 전 세계 해양의 생지화학에 미치는 영향에 대한 이해를 높이면 교란 사건과 생태계 변화를 해석하는 데 도움이 될 것입니다. 또한, 그러한 시뮬레이션은 생물학적 및 생태학적 임계값의 조기 교차를 보다 효율적으로 감지하기 위해 화학적 및 생물학적 시계열을 설정할 수 있는 큰 경년 및 10년 규모의 변동이 있는 지역을 결정하는 데 사용할 수 있습니다.