Onderzoeksproject A4/DD/B11 (Onderzoeksactie A4)
Naast de hieronder staande beschrijving, omvat het project de volgende onderzoekopdrachten:
- Nieuwe en export productie, Dr. F. Dehairs (VUB - A4/03/B11)
- Studie en modellisatie van het planktonisch systeem, Dr. Ch. Lancelot
(ULB - A4/11/B12)
- Bariet geochimie, Dr. L. André (MRAC - A4/37/B13)
- Lucht/zee uitwisselingen, Dr. M. Frankignoulle (ULG - A4/12/B14)
- 1D modellisatie van het zeeijs en de waterkolom, Dr. E. Deleersnijder
(UCL - A4/10/B15)
THEMA
Dit onderzoek heeft als doel het inschatten van de rol van de Zuidelijke Oceaan als bron of sink van CO2 op regionale en seizoengebonden schaal, via een geïntegreerde multidisciplinaire aanpak met een combinatie van metingen in situ, processtudies onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden en digitale berekening. Er worden alle processen bestudeerd die de koolstofcyclus regelen in de Zuidelijke Oceaan, gaande van de CO2-uitwisseling op het raakvlak zee/lucht tot de koolstofaccumulatie op de oceaanbodem. Aan de gronslag ervan ligt een mechanistische wetenschappelijke benadering met als doel de productie en de mineralisatie van koolstofbiomassa in de oppervlaktewateren alsook het transport ervan naar de diepzee beter te begrijpen. Zo zal in het bijzonder de rol van het licht en van de beschikbaarheid van nutriënten (grotere en kleinere) worden bestudeerd om te bepalen welke de overheersende fytoplanktongemeenschap is, hoe de dynamiek is van de ermee verbonden voedselketen en hoe de koolstof wordt geëxporteerd. Die studie zal plaatsvinden in gebieden die overheerst worden door verschillende fytoplanktongemeenschappen, zijnde de diatomeeën, de Phaeocystis-kolonies en de nanofytoplankton. De rol van de aggregaten in de afvoer van koolstof van de oppervlakte naar de diepzee en de sedimenten zal worden onderzocht met bijzondere aandacht voor de bacteriële mineralisatie van de aggregaten ervan, de productie en de ontwikkeling van het bariet als tracer. De bruikbaarheid van bariet als tracer van de geëxporteerde koolstofflux zal worden geëvalueerd om de bestaande transferfuncties te verbeteren. De vergaarde kennis zal worden geïntegreerd in een 1D fysisch-biogeochemisch model dat de cyclus van koolstof en andere aanverwante biogene elementen (N, Si, Fe, Mn, Ba) in de waterkolom van de Zuidelijke Oceaan simuleert over een seizoencyclus. Die studie zal in de laatste plaats bijdragen tot het opstellen van diagnostische en predictieve modellen waarmee de rol van de Zuidelijke Oceaan in een alomvattend perspectief kan worden ingeschat.
DOELSTELLINGEN
Deze geïntegreerde studie heeft als algemeen doel de rol te bepalen van de Zuidelijke Oceaan als bron of sink van CO2 op seizoengebonden en regionale schaal. De volgende specifieke vragen moeten worden beantwoord:
1- Welke zijn de bron- en sinkregio's van CO2 in de Zuidelijke Oceaan en hoe groot is de CO2-flux tussen oceaan en atmosfeer?
2- Welke zijn de biologische en fysische mechanismen die de distributie van pCO2 controleren?
3- Welke zijn de mechanismen van koolstofproduktie en -mineralisatie in het oppervlakte-water?
4- Op basis van welke mechanismen controleren het licht, de inorganische nutriënten (nitraat, ammonium, silicaat) en de tracerelementen (Fe, Mn) de fotosynthese en de groei van de drie sleutelcomponenten van het fytoplankton van de Zuidelijke Oceaan (diatomeeën, Phaeocystis, nanofytoplankton)?
5- Welke mechanismen bepalen het lot van de organische koolstof in het oppervlaktewater, en in het bijzonder de factoren die de vorming controleren van de van de fytoplankton afgeleide aggregaten en de mineralisatie ervan door middel van de micro-organismen die zich eraan hechten?
6- Welke mechanismen bepalen de transformatie van de organische koolstof tijdens de transfert van oppervlaktewater naar zeebodem en welke sturen de afbraak en de mineralisatie van de aggregaten in de eerste 500 m van de waterkolom?
7- In welke mate zijn geochemische tracers zoals Ba-bariet valabele "proxies" van de exportproductie?
8- In welke mate maakt het mechanistische model CLIO-1D - SWAMCO, waarvan de digitale code uit de projectresultaten voortvloeit, de evaluatie mogelijk van de sink - bron rol van CO2 van de Zuidelijke Oceaan op seizoengebonden en regionale schaal?
