Zaklopen Op Zee: De koolstofbalans opgemaakt

donderdag 2 augustus 2012

De koolstofbalans opgemaakt

De koolstofbalans opgemaakt:
Om te kunnen voorspellen of en hoe de CO₂-concentraties de komende jaren gaan veranderen en wat de bijdrage van dit gas aan klimaatverandering is, is het belangrijk om te weten wat er precies met de CO₂ gebeurt die door toedoen van de mens in de atmosfeer belandt. Eerder onderzoek wees uit dat de natuurlijke CO₂-opslag de afgelopen jaren is afgenomen, maar Ballantyne van de Universiteit van Colorado (VS) en collega’s komen nu met andere resultaten.

Een meetstation in het Antarctisch gebied dat gebruikt wordt om samples uit de atmosfeer te nemen om de CO₂-concentratie te bepalen. Wereldwijd worden steeds meer stations neergezet door vrijwilligers, waardoor de CO₂-concentraties met steeds meer nauwkeurigheid bepaald kunnen worden. Afbeelding: © NOAA/ESRL

Verrassend simpele methode

Ongeveer de helft van de CO₂ die via de verbranding van fossiele brandstoffen of door bijvoorbeeld ontbossing in de atmosfeer komt, wordt in de oceanen opgeslagen of komt terug in de biosfeer door bebossing. Om te kijken hoe die natuurlijke CO₂-opslag de afgelopen vijftig jaar is veranderd, gebruikten Ballantyne en collega’s een verrassend simpele methode.
Aan de hand van jarenlange nauwkeurige CO₂-metingen bepaalden ze de jaarlijkse verandering van het CO₂-gehalte in de atmosfeer. Hier trokken ze vervolgens de jaarlijkse totale uitstoot van CO₂ door toedoen van de mens vanaf. Het negatieve getal dat uit deze som komt is de jaarlijkse netto-opname van CO₂ door land en oceanen. Ze ontdekten dat de natuurlijke koolstofopname bijna verdubbelde, van 2.4 miljard ton koolstof per jaar in 1960 tot ongeveer 5 miljard ton koolstof per jaar in 2010.
In welke verhouding de CO₂ over de oceanen en het land verdeeld werd blijft nog onduidelijk, maar dat is wel belangrijk om te weten. Het is namelijk veel gunstiger als de CO₂ diep in de oceaan terechtkomt, waar het enkele honderden of zelfs duizenden jaren kan blijven, dan dat het door nieuw geplante bossen wordt opgenomen. Daar kan het na enkele tientallen jaren alweer in de atmosfeer terecht komen door bijvoorbeeld het verbranden van de bomen voor productie. De wetenschappers concluderen dat het daarnaast belangrijk is om de mechanismen en locaties die voor de koolstofopslag zorgen te bepalen om te voorspellen hoe de relatie tussen koolstof en het klimaat gaat veranderen.

Koolstof mee het graf in

Deze eencellige diatoom van de soort Corethron pennatum behoort tot het fytoplankton en doet het goed op ijzer. Afbeelding: © Marina Montresor, SZN / Alfred Wegener Institute

Een van die mechanismen werd deze week door een andere groep wetenschappers in Nature Geoscience omschreven. Een team van Britse en Australische onderzoekers beschreef daarin hoe koolstof dat wordt opgenomen door bijvoorbeeld plankton aan het oppervlak van de Zuidelijke Oceaan, door draaikolken de diepte in wordt getrokken waar het wordt vastgelegd.
Plankton speelt een belangrijke rol in de koolstofopslag. Biljoenen minuscule algen halen continu CO₂ uit de atmosfeer. Die algenbloei bestaat uit eencellig fytoplankton, dat door middel van fotosynthese CO₂ afbreekt, waarbij zuurstof vrijkomt. Als het fytoplankton sterft, zinkt het naar de zeebodem, samen met de koolstof die het heeft opgeslagen.

CO₂-metingen in de Zuidelijke Oceaan zijn niet altijd even makkelijk. Afbeelding: © British Antarctic Survey

Enorme draaikolken

In de Zuidelijke Oceaan, een verzamelnaam voor al het water rondom Antarctica, gaat dat via een ingewikkeld samenspel van wind, stromingen en enorme draaikolken, ook wel eddies genoemd. Die stromingen kunnen een breedte van 1000 kilometer bereiken. De werking van de stromingen is nu voor het eerst omschreven. Door de grootte en afgelegen locatie van de Zuidelijke Oceaan wordt daar nog niet zo heel lang onderzoek gedaan. In 2002 zijn er 80 meetstations van twee meter geplaatst om informatie over onder andere temperatuur en zoutgehalte te verzamelen, van het wateroppervlak tot aan een diepte van twee kilometer. Die data zijn nu door het wetenschapsteam gebruikt.
De Zuidelijke Oceaan is een belangrijke natuurlijk bron van koolstofopslag. Ongeveer 40 procent van de CO₂ die door de oceanen wordt opgenomen komt daar terecht.

Geo-engineering

Voorlopig lijken er dus redelijk wat natuurlijke mogelijkheden voor koolstofopslag te zijn. Maar, de afgelopen vijftig jaar is de uitstoot van CO₂ door de verbranding van fossiele brandstoffen alleen al verviervoudigd. Daarom wordt er al jaren gekeken naar een methode om mogelijk nog meer koolstof in de oceanen op te slaan.
In juli schreef een grote internationale onderzoeksgroep in Nature over een vorm van deze geo-engineering. In een van de grote draaikolken in de Zuidelijke Oceaan, voegden ze opgelost ijzer aan het water toe, dat plantaardig plankton nodig heeft om te groeien. Vijf weken lang maten de onderzoekers de hoeveelheid en soorten plankton in de stroom. Tot 24 dagen nam de hoeveelheid plankton toe, daarna zonken de afgestorven algen, via de grote draaikolk, naar diepten tot 3700 meter, waarbij meer dan de helft tot een diepte groter dan een kilometer kwam. Daar blijft het nog wel even liggen.

Bronnen:

A.P. Ballantyne e.a., Increase in observed net carbon dioxide uptake by land and oceans during the past 50 years, Nature (2 augustus 2012)
Ingeborg Levin, The balance of the carbon budget, Nature (2 augustus 2012)
Jean-Baptiste Sallée e.a., Localized subduction of anthropogenic carbon dioxide in the Southern Hemisphere oceans, Nature Geoscience (29 juli 2012)
Victor Smetacek e.a., Deep carbon export from a Southern Ocean iron-fertilized diatom bloom, Nature (19 juli 2012)
Trapping carbon with iron (nieuwsbericht ScienceNordic)
New discovery of how carbon is stored in the Southern Ocean (persbericht British Antarctic Survey)