הטיה שיטתית ב‑pH של פלאטים מובילה להערכת יתר של pCO2 הנגזר ותחת‑הערכת קליטת הפחמן של האוקיינוס הדרומי

מדידות זעירות של הים — והמשמעות שלהן

האוקיינוס הדרומי, הטבעת הגדולה של המים סביב אנטארקטיקה, סופג באופן שקט חלק בלתי פרופורציונלי מהחום העודף ומהפחמן הדו‑חמצני בעולם. מכיוון שהוא מבודד וסוער, מדענים מסתמכים יותר ויותר על פלאטים רובוטיים פרופיליים במקום על אוניות כדי לעקוב כמה CO2 באמת נספג בו. המחקר מראה שטעות עדינה אך שיטתית במדידת החומציות (pH) על ידי פלאטים אלה מובילה להערכת יתר של כמות ה‑CO2 המומס במים — ובכך להערכת חסר של כמות הפחמן שהאוקיינוס הדרומי סופג מהאטמוספירה.

רובוטים שמפקחים על אוקיינוס קשה להגעה

פלאטים ביוגיאוכימיים של ארגו הם כלים צפים חופשיים שצוללים מהמשטח עד לכ‑2,000 מטר כל כמה ימים, ומודדים טמפרטורה, מלחות, חמצן, מזון ומדד ה‑pH. באוקיינוס הדרומי, מערכים גדולים של פלאטים אלה מספקים כיום מדידות בתדירות גבוהה בהרבה ממה שאוניות יכלו אי‑פעם. מתוך ערכי pH ושל ערך מאומד לנכס כימי נוסף שנקרא אלקליניות, מדענים מחשבים את הלחץ החלקי של CO2 (pCO2) במי ים, המשמש לאומדן חילופי ה‑CO2 בין הים והאוויר. באופן מפתיע, חישובים מבוססי פלאטים הצביעו שהאוקיינוס הדרומי משחרר CO2 ברוטו, בניגוד למדידות מאוניות וממטוסים שמראות שהוא שקולט נטו פחמן.

השוואת רובוטים לאוניות במי עומק ישנים

כדי לבדוק האם האשם בפלאטים או בתצפיות המסורתיות, המחברים השוו פרופילי פלאטים לנתוני אוניות איכותיים מתוך פרויקט ניתוח הנתונים העולמי של האוקיינוס. קריטי: הם התמקדו תחילה במסת מי עומק שנפרדה מהאטמוספירה מאז לפני התקופה התעשייתית ולכן מכילה מעט מאוד פחמן שנוסף בידי אדם. במים "ישנים" אלה, כל הבדל בין מדידות הפלאט לאנויה אמור לשקף בעיקר הטיית מכשיר ולא שינוי סביבתי אמיתי. ההשוואה הראתה כי קריאות הפלאט והאוניה תואמות מקרוב עבור טמפרטורה, מליחות, חמצן, ניטרט ואלקליניות — אך לא עבור מערכת הפחמן: pH של הפלאטים נמוך בממוצע בכ‑0.021 יחידות מה‑pH של האוניות, ו‑pCO2 הנגזר מהפלאטים גבוה בכ‑כ‑20 מיקרו‑אטמוספרות.

הטיה מלמעלה ועד למטה, לא רק במשטח

על‑ידי קיבוץ הנתונים לפי שכבות עומק, המחקר מצא שהסתירות הללו קיימות לאורך רוב עמודת המים, במיוחד בין 200 ל‑1,500 מטר, ורק מתכווצות בשכבות העמוקות ביותר. מאחר ש‑pCO2 של הפלאטים מחושב מתוך pH ואלקליניות, וכיוון שהאלקליניות תואמת היטב בין פלאטים לאוניות, החשוד הסביר ביותר הוא סטייה שיטתית במדידות חיישן ה‑pH ובאופן תיקונן. העיבוד הנוכחי מניח שתיקון יחיד שנקבע בסביבות 1,500 מטר תקף באותה מידה בכל העומקים. התבנית התלויה בעומק של אי‑התאמה מרמזת שגישת הנקודה היחידה הזו אינה תקפה תמיד: התיקון נראה פועל באופן סביר מתחת ל‑1,500 מטר אך משאיר שגיאה נותרת משמעותית בשכבות מעליו בעמודת המים.

כיצד שגיאות משטח מעוותות אומדני זרימת הפחמן

מכיוון שחילוף CO2 בין אוויר‑לים תלוי ישירות ב‑pCO2 המשטחית, המחברים כמותו את ההטיה ממש בעור הים. באמצעות ניתוח משולב של סטיות CO2 וחמצן מערכי שווי משקלן, הם העריכו ש‑pCO2 המופק על ידי פלאטים במשטח מוטה גבוה בכ‑14 מיקרו‑אטמוספרות. השוואה עצמאית למוצר גלובלי של CO2 משטחי המבוסס על מדידות ישירות מאוניות ומקורות אחרים נתנה תשובה דומה מאוד, כ‑17 מיקרו‑אטמוספרות. בקורולציה, קווי הראיות האלה מצביעים על הטיה ממוצעת במשטח של 15±3 מיקרו‑אטמוספרות על פני מאות פרופילי פלאטים באוקיינוס הדרומי — גדלה משמעותית מההנחות הקודמות. בדיקות סטטיסטיות מראות שהסטייה הזו אינה ניתנת להסבר על‑ידי שגיאת מדידה אקראית, שינויים עונתיים או מגמות החמצת ארוכות טווח.

מה המשמעות לכך עבור התמונת מצב של האוקיינוס הדרומי

אם ערכי pCO2 המשטחיים של הפלאטים גבוהים שיטתית מדי, מחקרים קודמים הציגו את האוקיינוס הדרומי כפחות מערבל פחמן ממה שהוא בפועל. בהתבסס על יחסים מפורסמים בין הטיית pCO2 לזרימת פחמן, המחברים מעריכים שתיקון השגיאה יתהפך את האומדנים המבוססים על פלאטים ממפלוט נטו של CO2 לקליטה נטו, ויהפוך אותם לקרובים הרבה יותר להערכות מאוניות וממטוסים. במילים אחרות, במקום לכשל בנו, ייתכן שהאוקיינוס הדרומי סופג באופן משמעותי יותר CO2 הנפלט בידי האדם ממה שמנתחי פלאטים מסוימים הציעו. המחקר מסכם שעל מנת לנצל במלואן מערכות תצפית אוטונומיות תוך שמירה על תקפות תקציב הפחמן הגלובלי, יהיה חיוני כי כיול ה‑pH של הפלאטים יהיה מתוחכם יותר ורגיש לעומק — בעיגון מדידות אלה עם מדידות איכותיות מממשיכות באוניות.

ציטוט: Zhang, C., Wu, Y., Brown, P.J. et al. A systematic bias in float pH leads to overestimation of derived pCO₂ and underestimation of carbon uptake by the Southern Ocean. Sci Rep 16, 13929 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-43863-4

מילות מפתח: מאגר הפחמן של האוקיינוס הדרומי, הטיית pH של האוקיינוס, פלאטים ביוגיאוכימיים של ארגו, זרימת CO2 בין אוויר‑לים, מעגל הפחמן הימי