Pompa biologis lautan menggambarkan banyak proses laut yang bekerja untuk mengambil karbon dioksida dari atmosfer dan membawanya jauh ke laut, di mana ia dapat tetap tersimpan selama berabad-abad. Pompa laut ini adalah pengatur karbon dioksida atmosfer yang kuat dan bahan penting dalam setiap prakiraan iklim global.

Tetapi studi MIT baru menunjukkan ketidakpastian yang signifikan dalam cara pompa biologis diwakili dalam model iklim saat ini. Para peneliti menemukan bahwa persamaan standar emas yang digunakan untuk menghitung kekuatan pompa memiliki margin kesalahan yang lebih besar daripada yang diperkirakan sebelumnya, dan bahwa prediksi berapa banyak karbon atmosfer yang akan dipompa lautan ke berbagai kedalaman dapat berkurang 10 hingga 15 bagian per juta.

Mengingat bahwa dunia saat ini mengeluarkan karbon dioksida ke atmosfer dengan laju tahunan sekitar 2,5 bagian per juta, tim memperkirakan bahwa ketidakpastian baru diterjemahkan menjadi kesalahan sekitar lima tahun dalam proyeksi target iklim.

Bilah kesalahan yang lebih besar ini mungkin kritis jika kita ingin tetap dalam 1,5 derajat pemanasan yang ditargetkan oleh Perjanjian Paris, kata Jonathan Lauderdale, seorang ilmuwan peneliti di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer dan Planet MIT. Jika model saat ini memperkirakan kita memiliki waktu hingga 2040 untuk mengurangi emisi karbon, kita memperluas ketidakpastian seputar itu, untuk mengatakan mungkin kita sekarang memiliki waktu hingga 2035, yang bisa menjadi masalah yang cukup besar.

Artikel lain: Keragaman Dapat Mencegah Kegagalan Pada Jaringan Listrik Yang Besar

Kurva salju

Proses kelautan yang berkontribusi pada pompa biologis laut dimulai dengan fitoplankton, organisme mikroskopis yang menyerap karbon dioksida dari atmosfer saat mereka tumbuh. Saat mereka mati, fitoplankton secara kolektif tenggelam melalui kolom air sebagai salju laut, yang membawa karbon itu bersama mereka.

Partikel-partikel ini turun hujan seperti serpihan salju putih yang merupakan semua benda mati yang jatuh dari permukaan laut, kata Lauderdale.

Pada berbagai kedalaman, partikel dikonsumsi oleh mikroba, yang mengubah karbon organik partikel dan menghirupnya ke laut dalam dalam bentuk mineral anorganik, dalam proses yang dikenal sebagai remineralisasi.

Pada 1980-an, para peneliti mengumpulkan salju laut di lokasi dan kedalaman di seluruh Pasifik tropis. Dari pengamatan ini mereka menghasilkan hubungan matematis hukum kekuatan sederhana - kurva Martin, dinamai menurut anggota tim John Martin - untuk menggambarkan kekuatan pompa biologis, dan berapa banyak karbon yang dapat diremineralisasi dan diserap lautan di berbagai kedalaman.

Kurva Martin ada di mana-mana, dan ini benar-benar standar emas [digunakan di banyak model iklim saat ini], kata Lauderdale.

Namun pada tahun 2018, Cael dan rekan penulis Kelsey Bisson menunjukkan bahwa hukum pangkat yang diturunkan untuk menjelaskan kurva Martin bukanlah satu-satunya persamaan yang sesuai dengan pengamatan. Hukum pangkat adalah hubungan matematis sederhana yang mengasumsikan bahwa partikel jatuh lebih cepat dengan kedalaman. Tetapi Cael menemukan bahwa beberapa hubungan matematis lainnya, masing-masing berdasarkan pada mekanisme yang berbeda tentang bagaimana salju laut tenggelam dan diremineralisasi, juga dapat menjelaskan data tersebut.

Misalnya, satu alternatif mengasumsikan bahwa partikel jatuh pada tingkat yang sama tidak peduli kedalamannya, sementara yang lain mengasumsikan bahwa partikel dengan cangkang fitoplankton yang berat dan kurang dapat dikonsumsi jatuh lebih cepat daripada yang tidak.

Dia menemukan bahwa Anda tidak dapat membedakan kurva mana yang benar, yang mana agak mengganggu, karena setiap kurva memiliki mekanisme yang berbeda di belakangnya, kata Lauderdale. Dengan kata lain, peneliti mungkin menggunakan fungsi yang salah untuk memprediksi kekuatan pompa biologis. Perbedaan ini dapat menjadi bola salju dan memengaruhi proyeksi iklim.

Sebuah kurva, dipertimbangkan kembali

Dalam studi baru, Lauderdale dan Cael melihat seberapa besar perbedaan yang terjadi pada perkiraan karbon yang tersimpan jauh di laut jika mereka mengubah deskripsi matematis dari pompa biologis.

Mereka mulai dengan enam persamaan alternatif yang sama, atau kurva remineralisasi, yang telah dipelajari Cael sebelumnya. Tim melihat bagaimana prediksi model iklim karbon dioksida atmosfer akan berubah jika didasarkan pada salah satu dari enam alternatif, versus hukum kekuatan kurva Martin.

Untuk membuat perbandingan semirip mungkin secara statistik, pertama-tama mereka memasangkan setiap persamaan alternatif ke kurva Martin. Kurva Martin menggambarkan seberapa banyak salju laut mencapai berbagai kedalaman melalui lautan. Peneliti memasukkan titik-titik data dari kurva tersebut ke dalam setiap persamaan alternatif. Mereka kemudian menjalankan setiap persamaan melalui MITgcm, model sirkulasi umum yang mensimulasikan, di antara proses lain, aliran karbon dioksida antara atmosfer dan laut.

Tim menjalankan model iklim ke depan pada waktunya untuk melihat bagaimana setiap persamaan alternatif untuk pompa biologis mengubah perkiraan model karbon dioksida di atmosfer, dibandingkan dengan hukum pangkat kurva Martin. Mereka menemukan bahwa jumlah karbon yang dapat ditarik dan diserap oleh lautan dari atmosfer sangat bervariasi, tergantung pada deskripsi matematis untuk pompa biologis yang mereka gunakan.

Bagian yang mengejutkan adalah bahwa bahkan perubahan kecil dalam jumlah remineralisasi atau salju laut yang mencapai kedalaman yang berbeda karena kurva yang berbeda dapat menyebabkan perubahan signifikan pada karbon dioksida di atmosfer, kata Lauderdale.

Hasilnya menunjukkan bahwa kekuatan pemompaan lautan, dan proses yang mengatur seberapa cepat salju turun di laut, masih menjadi pertanyaan terbuka.

Kami pasti perlu melakukan lebih banyak pengukuran salju laut untuk menghancurkan mekanisme di balik apa yang terjadi, tambah Lauderdale. Karena mungkin semua proses ini relevan, tetapi kami benar-benar ingin tahu mana yang mendorong penyerapan karbon.

Sumber: scienceblog.com-pixabay.com

Baca juga:

Membuat Plastik Yang Lebih Bersih Dan Lebih Hijau Dari Bagian-Bagian Limbah Ikan

Apakah Anda mematuhi mandat akses publik? Google Scholar sedang mengamati

Kelembaban Tanah Mendorong Perubahan Serapan Karbon Tanah Dari Tahun Ke Tahun

Kondensor Baru Menghasilkan Air Dari Udara, Bahkan Di Bawah Terik Matahari