Hochskalierung durch biogeochemische Modellierung
„continue the analysis of an existing set of Earth System model experiment with artificial upwelling and merge code from two existing UVic model versions to build the model version that we will use for the upcoming ESM model experiments.“
In diesem Teilprojekt wird ein globales biogeochemisches Model (UVic 2.9) verwendet, um lokale Effekte von kleinräumigem, gepulstem künstlichen Auftrieb mit regionalen bzw. globalen Nettoeffekten zu vergleichen. Hierbei liegt der Focus auf der Quantifizierung der Speicherung von Kohlenstoff, der über die biologische Pumpe ins Ozeaninnere transportiert wurde bzw. Der möglicherweise veränderten Gesamt-CO2-Aufnahme und -Speicherung.
Anthropogene CO2-Emissionen und das Eindringen von CO2 in den Ozean verursachen bekanntermaßen eine Versauerung des Ozeans und eine Abschwächung der marinen CO2-Pufferkapazität. Letztere reduziert die zukünftige marine CO2 Aufnahme und modifiziert ganz generell die Ozean-Atmosphäre CO2-Partitionierung. Es wird vermutet, dass dies auch die CO2-Aufnahmeeffizienz künstlichen Auftriebs beeinträchtigt. Entsprechend soll eine Reihe von numerischen Modellexperimenten für ausgewählte CO2-Emissions- und Klimaszenarien durchgeführt werden, welche zum besseren Verständnis der pCO2-Pfadabhängigkeit der zusätzlichen CO2-Aufnahme durch künstlichen Auftrieb beitragen.
Künstlicher Auftrieb bedingt zwei gegenläufige Prozesse: (a) eine Stimulation der Biologischen Pumpe durch Zufuhr von Nährstoffen aus der Tiefe und (b) den Transport von CO2 aus der Tiefe an die Ozeanoberfläche. Eine erhöhte Kohlenstoff:Nährstoff Aufnahme, wie sie in experimentellen Arbeiten im Zusammenhang mit Zugaben von silikatreichem Tiefenwasser gefunden wurden, wird voraussichtlich das Gleichgewicht dieser beiden Prozesse modifizieren. Diesbezügliche Auswirkungen auf die Effizienz künstlichen Auftriebs für die Netto-CO2 Speicherung sollen untersucht werden.
Bisherige Studien zu künstlichem Auftrieb haben sich auf die ggf. erhöhte Netto-CO2 Aufnahme konzentriert, die Rolle einzelner Komponenten der Kohlenstoffpumpe wurden hierbei bisher nicht gut quantifiziert. Unter Verwendung von Separations- und Assimilationstechniken, die ursprünglich für Klimawandelstudien entwickelt wurden, sollen die Beiträge der Biologischen Pumpe und der Löslichkeitspumpe im Zusammenhang mit künstlichem Auftrieb in globalen numerischen Modellen explizit quantifiziert werden. Hierzu sollen die Effekte gepulsten künstlichen Auftriebs für den Zeitraum 2020 bis 2100 modelliert werden. Die Nachhaltigkeit der CO2-Speicherung durch künstlichen Auftrieb soll quantifiziert werden, indem nach Abschalten des Auftriebsmechanismus im Jahr 2100, die Experimente bis zum Jahr 2300 fortgeführt werden. Die quantifizierte Netto-CO2-Aufnahme wird in die wirtschaftliche Bewertung einfließen.