Холодное дыхание Арктики заметно всей планете
На сегодняшний день углекислый газ считают главным парниковым газом, с которым связывают глобальное потепление. Основные сезонные изменения его концентрации в атмосфере по данным глобального мониторинга сосредоточены в высоких широтах, прежде всего над акваторией Северно-Ледовитого океана.
Учёные ААНИИ вели многолетние наблюдения концентрации углекислого газа в прилёдном слое атмосферы на российских дрейфующих станциях "Северный полюс" и обнаружили, что парниковый газ генерируется в морском льду. Образование двуокиси углерода происходит в зимнее время во время нарастания ледяной массы на нижней поверхности морского льда. По данным, полученным со 160 станций, именно зимой наблюдается максимум содержания парникового газа во всех широтах, но самый большой - в центре Северного Ледовитого океана. (За зимний сезон лед нарастает снизу на 50-100 см).
Летом на верхней поверхности льда углекислый газ поглощается, но не целиком. Дело в том, что время нарастания льда в три-четыре раза больше, чем время таяния, в результате чего в среднегодовом масштабе Северный Ледовитый океан является источником двуокиси углерода. Этот эффект учёные назвали "дыханием Арктики".
Исследователи из ААНИИ описали, как происходит образование углекислого газа. В процессе нарастания льда снизу морской лед захватывает часть морской воды с соленостью порядка 32 промилли (1 промилле - 1 грамм вещества, содержащегося в 1кг морской воды). Во льду некоторая доля пресной воды вымерзает, так что в нем образуется рассол, который мигрирует к нижней поверхности льда. Концентрация ионов кальция в солевом растворе CaCO3 достаточно высока, чтобы в результате химической реакции выделялось большое количество двуокиси углерода. Летом при небольшой положительной температуре идет другая химическая реакция (на верхней ледовой поверхности) - взаимодействия "известковой воды" с углекислым газом, сопровождающейся его поглощением.
Учёные для подтверждения своей гипотезы провели модельные эксперименты в морозильной камере ледового бассейна института, которые подтвердили предложенный механизм генерации двуокиси углерода в океане.
Исследователи отмечают рост сезонного повышения концентрации углекислого газа в последние десять лет, что связано с увеличением скорости нарастания льда в зимнее время. Скорость нарастания льда определяется его толщиной и наличием участков открытой воды, полыней, ледовых трещин и каналов. На участках открытой воды происходит особо быстрое нарастание льда, а таких участков, в связи с глобальным потеплением, становится все больше. Так короткий "вдох" океана всё больше перевешивается мощным продолжительным "выдохом".