En systematisk bias i flottörers pH leder till en överskattning av härledd pCO2 och en underskattning av koldioxidupptaget i södra oceanen

Varför små oceanmätningar spelar roll

Den södra oceanen, det vidsträckta vattenskiktet runt Antarktis, tar tyst emot en oproportionerligt stor del av planetens överskottsvärme och koldioxid. Eftersom området är avlägset och stormigt förlitar sig forskare i allt högre grad på robotiska profilerande flottörer i stället för fartyg för att följa hur mycket CO2 denna ocean verkligen absorberar. Den här studien visar att ett subtilt men systematiskt fel i hur dessa flottörer mäter surhet (pH) leder till att man överskattar hur mycket CO2 som är upplöst i vattnet — och därmed underskattar hur mycket kol södra oceanen faktiskt tar upp från atmosfären.

Robotar som övervakar ett svårtillgängligt hav

Biogeokemiska Argo-flottörer är fritt drivande instrument som dyker från ytan till ungefär 2 000 meters djup varannan till var tredje dag och mäter temperatur, salthalt, syre, näringsämnen och pH. I södra oceanen ger stora nätverk av dessa flottörer nu mycket tätare mätningar än vad fartyg någonsin skulle kunna göra. Utifrån pH och ett uppskattat värde av en annan kemisk egenskap, alkalinitet, beräknar forskare koldioxidens partialtryck (pCO2) i havsvattnet, vilket sedan används för att uppskatta utbytet av CO2 mellan hav och atmosfär. Förvånansvärt nog har beräkningar baserade på flottörer antytt att södra oceanen totalt sett släpper ut CO2, vilket motsäger fartygs- och flygmätningar som pekar på att den är en nettoupptagare av kol.

Jämförelse mellan flottörer och fartyg i gammalt djupt vatten

För att ta reda på om det var flottörerna eller de traditionella observationerna som felade jämförde författarna flottörprofiler med högkvalitativa fartygsdata från Global Ocean Data Analysis Project. Avgörande var att de inledningsvis fokuserade på djupa vattensmassor som har varit isolerade från atmosfären sedan före industriepoken och därför innehåller mycket lite människopåfört kol. I dessa "gamla" vatten bör eventuella skillnader mellan flottör- och fartygsmätningar framför allt återspegla instrumentbias snarare än verkliga miljöförändringar. Jämförelsen visade att flottör- och fartygsläsningar stämmer väl överens för temperatur, salthalt, syre, nitrat och alkalinitet, men inte för kolsystemet: flottörernas pH är i genomsnitt omkring 0,021 enheter lägre än fartygens pH, och flottörbaserad pCO2 är ungefär 20 mikroatmosfärer högre.

Bias från yta till botten, inte bara vid ytan

Genom att gruppera data i djupband fann studien att dessa avvikelser finns i stora delar av vattenpelaren, särskilt mellan 200 och 1 500 meter, och bara krymper i de djupaste lagren. Eftersom flottörernas pCO2-värden beräknas från pH och alkalinitet — och alkaliniteten överensstämmer väl mellan flottörer och fartyg — är den mest sannolika orsaken en systematisk förskjutning i pH-sensormätningarna och i hur de korrigeras. Nuvarande bearbetning antar att en enda justering bestämd vid ungefär 1 500 meters djup gäller lika på alla djup. Det djupberoende mönstret i avvikelsen tyder på att detta ettpunktsförfarande inte alltid är giltigt: korrigeringen verkar fungera ganska väl under 1 500 meter men lämnar ett betydande kvarstående fel högre upp i vattenpelaren.

Hur ytfel förvränger skattningar av kolflöden

Eftersom luft–hav-utbytet av CO2 beror direkt på ytpCO2 kvantifierade författarna sedan biasen strax vid havsytan. Genom en kombinerad analys av CO2- och syreavvikelser från deras jämviktsvärden uppskattade de att flottörbaserad ytpCO2 är biaserad uppåt med omkring 14 mikroatmosfärer. En oberoende jämförelse med en global ytkoldioxidprodukt baserad på fartyg och andra direkta mätningar gav ett mycket likartat svar, cirka 17 mikroatmosfärer. Tillsammans pekar dessa bevislinjer på en genomsnittlig ytbias på 15±3 mikroatmosfärer över hundratals flottörprofiler i södra oceanen — avsevärt större än vad som antagits tidigare. Statistiska tester visar att denna förskjutning inte kan förklaras av slumpmässiga mätfel, säsongsvariationer eller långsiktiga försurnings-trender.

Vad detta betyder för vår bild av södra oceanen

Om flottörernas ytpCO2-värden systematiskt är för höga har tidigare studier fått södra oceanen att framstå som en mindre kolsänka än den egentligen är. Med hjälp av publicerade samband mellan pCO2-bias och kolflöde uppskattar författarna att korrigering av detta fel skulle vända flottörbaserade uppskattningar från en nettoutströmning av CO2 till ett nettoupptag, vilket skulle föra dem mycket närmare fartygs- och flygundersökningars bedömningar. Med andra ord, i stället för att svika oss kan södra oceanen absorbera avsevärt mer människoproducerad CO2 än vissa flottöranalyser har antytt. Studien slutar med att konstatera att mer sofistikerad, djupmedveten kalibrering av flottörernas pH-data — förankrad i fortsatt högkvalitativa fartygsmätningar — kommer att vara avgörande för att fullt ut utnyttja autonoma observationssystem samtidigt som vår globala kolbudget hålls på stabil grund.

Citering: 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

Nyckelord: Södra oceanens koldioxidsänka, oceanens pH-bias, biogeokemiska Argo-flottörer, luft–hav CO2-flöde, oceanens kolcykel