The Ocean Carbon Cycle and Climate

تمایل ما به درک چرخه جهانی کربن و پیوند آن با سیستم آب و هوا نشان دهنده یک چالش بزرگ است. این پرسش‌های کلی در سال‌های اخیر تلاش‌های علمی زیادی را برانگیخته است: مکانیسم‌های اقیانوسی اساسی که مخازن کربن اقیانوسی و تقسیم کربن بین اقیانوس و جو را کنترل می‌کنند کدامند؟ چگونه این مکانیسم ها به وضعیت سیستم آب و هوایی بستگی دارد و چرخه کربن چگونه از آب و هوا بازخورد می کند؟ سرعت فعلی جذب دی اکسید کربن سوخت های فسیلی توسط اقیانوس ها چقدر است و چگونه ممکن است این در آینده تغییر کند؟ برای شروع پاسخ به این سؤالات، ابتدا باید توزیع کربن در اقیانوس، تقسیم آن بین مخازن مختلف اقیانوسی (پمپ‌های «حلالیت» و «بیولوژیکی» کربن)، مکانیسم‌های کنترل این مخازن و ارتباط فرآیندهای فیزیکی و بیولوژیکی مهم با محیط فیزیکی. بررسی‌های اخیر برنامه‌های JGOFS و WOCE (مطالعه مشترک جریان جهانی اقیانوس و آزمایش گردش جهانی اقیانوس) اولین بررسی واقعاً جهانی از خواص فیزیکی و بیوژئوشیمیایی اقیانوس را به ما ارائه کرده است. این داده‌های جدید و با کیفیت بالا، فرصتی را برای کمیت بهتر مخازن کربن موجود اقیانوس‌ها و تغییرات ناشی از سوزاندن سوخت‌های فسیلی فراهم می‌کنند. علاوه بر این، مطالعات فرآیندی متنوع و مشاهدات سری‌های زمانی به وضوح پیچیدگی تعاملات بین چرخه‌های مواد مغذی، اکوسیستم‌ها، چرخه کربن و محیط فیزیکی را آشکار کرده‌اند.

Our desire to understand the global carbon cycle and its link to the climate system represents a huge challenge. These overarching questions have driven a great deal of scientific endeavour in recent years: What are the basic oceanic mechanisms which control the oceanic carbon reservoirs and the partitioning of carbon between ocean and atmosphere? How do these mechanisms depend on the state of the climate system and how does the carbon cycle feed back on climate? What is the current rate at which fossil fuel carbon dioxide is absorbed by the oceans and how might this change in the future? To begin to answer these questions we must first understand the distribution of carbon in the ocean, its partitioning between different ocean reservoirs (the "solubility" and "biological" pumps of carbon), the mechanisms controlling these reservoirs, and the relationship of the significant physical and biological processes to the physical environment. The recent surveys from the JGOFS and WOCE (Joint Global Ocean Flux Study and World Ocean Circulation Ex­ periment) programs have given us a first truly global survey of the physical and biogeochemical properties of the ocean. These new, high quality data provide the opportunity to better quantify the present oceans reservoirs of carbon and the changes due to fossil fuel burning. In addition, diverse process studies and time-series observations have clearly revealed the complexity of interactions between nutrient cycles, ecosystems, the carbon-cycle and the physical envi­ ronment.