Promotie: Filling the gaps: anthropogenic CO2 and the changing biological carbon pump through integrated observations and machine learning

Sinds de Industriële Revolutie zijn de atmosferische CO₂-concentraties gestegen van 278 ppm in 1750 tot meer dan 420 ppm in 2023, veroorzaakt door de verbranding van fossiele brandstoffen en veranderingen in landgebruik. De oceaan, een belangrijke koolstofput, absorbeert jaarlijks 25–30% van de antropogene CO₂-uitstoot. Dit helpt klimaatverandering te mitigeren, maar veroorzaakt ook verzuring van de oceaan en roept vragen op over het vermogen van de oceaan om deze rol in de toekomst voort te zetten. Van de belangrijkste processen die de opname van CO₂ door de oceaan reguleren, is de oplospomp goed begrepen, maar de biologische koolstofpomp (BCP)—die koolstof vastlegt door CO₂ om te zetten in zinkend organisch materiaal—blijft minder duidelijk door zijn regionale variabiliteit en gevoeligheid voor klimaatveranderingen.

Dit proefschrift combineert in-situ metingen, hoogresolutiesensoren, autonome platforms zoals Biogeochemical Argo floats, en machine learning-modellen om kritieke lacunes in het begrip van de koolstofdynamiek van de oceaan aan te pakken. Analyses tonen aan dat de BCP regionaal evolueert, zoals in de Zuid-Atlantische Oceaan, waar interacties tussen antropogene CO₂, watermassa’s en nutriëntendynamiek veranderingen in koolstofvastlegging veroorzaken. Fijnschalige variabiliteit in de pH van het zeeoppervlak, beïnvloed door temperatuur, biologische activiteit en watermassa-interacties, komt overeen met bredere observaties en valideert huidige grootschalige methoden.

Om voorspellingen te verbeteren, reconstrueren innovatieve modelleringskaders de dynamiek van opgelost anorganisch koolstof (DIC) en vangen ze ruimtelijke en temporele variabiliteit op. De resultaten tonen aan dat antropogene CO₂ de belangrijkste drijfveer is van DIC-toename, terwijl de BCP een cruciale rol speelt in de herverdeling van natuurlijke koolstof. Dit onderzoek benadrukt de noodzaak van geïntegreerde observatie- en modelleringsbenaderingen om voorspellingen te verbeteren van de evoluerende rol van de oceaan in de mondiale koolstofcyclus onder klimaatverandering.