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Comment les gaz à effet de serre se déplacent-ils?: Une étude mise à jour sur les échanges de protoxyde d'azote de l'océan vers l'atmosphère

Référence: Yang, Simon; Chang, Bonnie X .; Warner, Mark J .; Weber, Thomas S .; Bourbonnais, Annie M .; Santoro, Alyson E .; Kock, Annette; Sonnerup, Rolf E .; Bullister, John L .; Wilson, Samuel T .; Bianchi, Daniele. (2020). La reconstruction globale réduit l'incertitude des émissions d'oxyde nitreux océanique et révèle un cycle saisonnier vigoureux. Proc. Natl. Acad. Sci. 117, 11954-11960.

EST CE QUE JE: https://doi.org/10.1073/pnas.1921914117

Temps de lecture: 5 minutes

Notre atmosphère est composée de différents gaz comme l'oxygène, l'azote et le dioxyde de carbone. Ces gaz peuvent absorber l'énergie, envoyée par le soleil, se reflétant sur la surface de la Terre. Un exemple actuellement pertinent est le dioxyde de carbone (CO2), un gaz que nous surveillons constamment dans l'air. Oxyde nitreux (N2O) ne représente spécifiquement que 0,0000325% de l'atmosphère, mais il est incroyablement puissant car il absorbe la chaleur 300 fois mieux que le dioxyde de carbone. Tout comme la dissolution du dioxyde de carbone dans votre soda préféré (autrement connu sous le nom de carbonatation), l'oxyde nitreux peut se dissoudre dans l'océan et être libéré dans l'atmosphère. Des études antérieures ont mal estimé la quantité de protoxyde d'azote se déplaçant de l'océan vers l'air (flux connu sous le nom). Ainsi, les chercheurs ont voulu revisiter la question: quelle quantité de protoxyde d'azote se déplace de l'océan vers l'air?

Comment l'ont-ils fait?

Le groupe a utilisé une combinaison de mesures et de modèles calculés pour déduire une valeur. Ils ont compilé plus de 158 000 mesures d’oxyde nitreux à la surface de l’océan à partir de bases de données déjà établies et leurs propres voyages. Pour traduire les mesures de la concentration de protoxyde d'azote en échange de gaz, le groupe a effectué quelques calculs.

Une carte des emplacements pour les mesures. Le groupe a utilisé les mesures des chercheurs précédents sur les lignes bleues et vertes et a trouvé les leurs sur la ligne rouge. Crédit d'image: Yang et. Al. 2020

Premièrement, les recherches devaient tenir compte de ce qui influence l'échange de gaz. Un aspect est comment l'océan est couvert. De la même manière que le dioxyde de carbone ne peut pas s'échapper d'un soda non ouvert lorsque vous le secouez, le protoxyde d'azote ne peut pas quitter l'océan lorsque l'eau est recouverte. Bien que cela ne se produise pas partout, l'océan près des pôles nord et sud peut être couvert de glace. Le groupe a dû estimer la proportion de l'océan à ces endroits qui était couverte de glace. Ensuite, le groupe devait tenir compte combien d'oxyde nitreux peut se dissoudre dans les eaux océaniques. Par analogie, vous ne pouvez verser autant de sel dans l'eau qu'avant de ne plus le dissoudre. Ainsi, l'oxyde nitreux se comporte de la même manière. La solubilité du gaz dans l'océan dépend de nombreux facteurs comme la température. Un autre aspect que le groupe a dû modéliser est quelque chose appelé «vitesse du piston». C'est le taux de quantité de gaz qui quitte les eaux océaniques pour l'air, et cela dépend de propriétés comme le vent. Enfin, les chercheurs ont mesuré les quantités d'oxyde nitreux dans les eaux océaniques et l'air au-dessus. Les gaz aiment se disperser uniformément dans leur environnement, afin que le groupe puisse regarder la différence entre les deux mesures pour voir où le gaz veut aller. Par exemple, s'il y a plus de protoxyde d'azote dans l'air que dans l'eau, nous verrions le gaz se dissoudre davantage dans l'eau. Tous ces facteurs sont importants dans l'étude de l'oxyde nitreux.

Les scientifiques ont entré ces mesures dans leur propre logiciel de modélisation pour prendre en compte les zones non mesurées. Le groupe a calculé 400 valeurs différentes possibles pour le flux de protoxyde d'azote et a trouvé la moyenne de toutes à rapporter.

Qu'ont-ils trouvé?

Le groupe a déduit une estimation numérique de l'échange annuel d'oxyde nitreux pour le globe entier, a produit une meilleure image de la provenance de l'oxyde nitreux dans les océans et a noté l'effet des saisons (y compris d'autres événements météorologiques comme El Niño-Oscillation australe). ) avait un flux.

Calculs finaux du flux d'oxyde nitreux à travers le monde. Crédit d'image: Yang et. Al. 2020

Plongeons-nous dans chacune de ces constatations. Tout d'abord, nous discuterons des calculs du flux global. Auparavant, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a indiqué que le flux variait entre 1,8 et 9,45 téragrammes par an ou entre 3,9 et 20,8 milliards de livres par an. Pour comprendre combien cela représente, 3,9 milliards de livres, c'est plus de 8 800 rorquals bleus! Ils signalent que le flux de protoxyde d'azote varie de 3,2 à 5,2 téraagrammes par an ou 7,05 à 11,4 milliards de livres par an. Par rapport au GIEC, l'incertitude (ou la taille de la plage) est réduite de cinq fois! En calculant une représentation à plus haute résolution de ce flux, le groupe a observé des modèles géographiques intéressants.

Puisque l'océan n'est pas le même partout, l'échange de protoxyde d'azote ne l'est pas non plus. Les environnements côtiers qui connaissent une remontée d'eau importante (le mouvement des eaux plus profondes vers la surface) ont vu une quantité disproportionnée de flux d'oxyde nitreux; 20% du flux annuel provient de seulement 3% de la surface de l'océan! Plus précisément, les eaux au large des côtes du Pérou représentent près de 6% du flux mondial. De plus, le groupe a étudié le flux à différentes latitudes et a constaté que 64% du flux mondial provenait des eaux océaniques près de l'équateur (30 ° N-30 ° S). Dans chacune de ces régions, le groupe a exploré plus avant les effets des saisons sur ces estimations.

Flux global de protoxyde d'azote par mois. Crédit d'image: Yang et. Al. 2020

À mesure que les saisons changent à travers le monde, le groupe pourrait mesurer les changements régionaux de flux en raison de la haute résolution de leur modélisation. Sur la base de leurs calculs, le groupe a calculé que le flux est le plus faible du printemps boréal (alias l'hémisphère nord), environ 3,27 milliards de livres par an et qu'il est le plus important de l'été boréal, près de 12,1 milliards de livres par an. Fait intéressant, le L'océan Indien contribue à lui seul à environ la moitié de ce changement en raison de la saison de la mousson du sud-ouest. De plus, la région tropicale de l'océan Pacifique contribue à environ 23% et l'océan Austral fournit à peu près 17% de la différence de flux entre les saisons.

Pourquoi est-ce important?

En reconstruisant une image à plus haute résolution de la dynamique de l'oxyde nitreux, nous pouvons mieux comprendre comment l'océan entraîne le changement climatique. Cette étude était la plus importante du genre pour le protoxyde d'azote, et ses estimations accumulées resserrent le budget mondial du gaz. Cela signifie que nous pouvons mieux estimer l'impact d'autres variables déterminant le protoxyde d'azote dans l'atmosphère. Cela nous permet d'utiliser ces informations pour mieux cartographier l'impact des populations humaines sur les émissions de gaz à effet de serre et le changement climatique.

Hey! Je suis doctorant à l'Université de Californie, Davis, étudiant la biophysique. J'ai précédemment étudié la chimie organique (B.S.) au College of William and Mary. Actuellement, j'étudie les réponses physiques des membranes lipidiques à leurs stimuli environnementaux et j'explore le potentiel mécaniste de la réflectine protéique, de D. opalescens, dans les systèmes de matière molle. En général, je m'intéresse à la façon dont les systèmes biologiques réagissent aux facteurs de stress physiques à toutes les échelles de taille, quelle que soit leur taille! Je suis déterminé à poursuivre une carrière dans la communication scientifique et la sensibilisation, en particulier dans la traduction des résultats de la recherche en une réforme de base réalisable. En dehors de l'école, je surfe sur la côte nordique, joue au frisbee ultime et lis.

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