Engelstalige titel: Integrated Study of Southern Ocean Biogeochemistry and Climate Interactions in the Anthropocene
Overkoepelend project: Wetenschap voor een duurzame ontwikkeling, meer
Identifier financieringsorganisatie: SD/CA/03A (Other contract id)
Acroniem: BELCANTO III
Periode: December 2005 tot Januari 2010
Status: Afgelopen
|
|
- Vrije Universiteit Brussel; Faculteit Wetenschappen & Bio-ingenieurswetenschappen; Vakgroep Chemie; Analytical, Environmental and Geochemistry (AMGC), meer, coördinator
- Koninklijk Museum voor Midden Afrika; Departement geologie en mineralogie, meer, partner
- Université Catholique de Louvain; Science and Technology Sector; Earth and Life Institute; Earth and Climate division (ELIc), meer, partner
- Université Libre de Bruxelles; École Interfacultaire de Bioingénieurs; Laboratoire d'Écologie des Systèmes Aquatiques (ESA), meer, partner
- Université de Liège; Faculté des Sciences; Département d'Astrophysique, Géophysique et Océanographie; Unité d’Océanographie Chimique, meer, partner
- Federaal Wetenschapsbeleid (BELSPO), meer, financier
|
Context
De Zuidelijke Oceaan heeft een belangrijke impact op de biogeochemische kringloop van elementen zoals C, N, Si, P, Fe alsook op de klimaatregulering, vooral door zijn vermogen om het atmosferische broeikasgas CO2 op te nemen. Huidige biogeochemische oceaanmodellen, gericht op het inschatten van de rol der Zuidelijke Oceaan in de wereldwijde oceanische CO2 opslag, leveren sterk uiteenlopende resultaten. Deze grote verschillen tussen modelberekeningen zijn te wijten aan onvoldoende gekende fysische en biogeochemische processen. Meer accurate modelresultaten vereisen een beter inzicht in de interacties tussen oceaan en atmosfeer, de oceanische circulatie en de biogeochemische processen die zich voordoen in de oceaan.
Beschrijving van het project
Doelstellingen
De algemene doelstelling van het Belcanto III project betreft het uitvoeren van procesgerichte studies en de ontwikkeling van nieuwe proxies voor de opbouw en de validatie van een realistisch 3D ijs-oceaan biogeochemisch model van de Zuidelijke Oceaan zuidelijk van 30°Z. Via de synthese van bestaande en nieuwe gegevensbanken zal dit model tevens berusten op een juistere inschatting van de factoren die de interacties tussen de oceaan, de atmosfeer en de biogeochemische cycli sturen. Eens gevalideerd, zal het model toelaten: (1) de rol der Z.O. als bron of sink van atmosferisch CO2 juister in te schatten alsook van de impact van een verhoogd CO2 gehalte op de biogeochemische cycli; (2) een betere voorspelling door te voeren van de Zuidelijke Oceaan evolutie als gevolg van de CO2 toename, de toenemende verzuring en wijzigingen in oceaanstromingen.
Methodologie
Het onderzoeksconcept van Belcanto III berust op een interactie tussen procesgericht onderzoek onder gecontroleerde laboratoriumcondities, bepaling van essentiële biogeochemische parameters via een multi-proxy benadering tijdens terreinwerk in cruciale Zuidelijke Oceaan regio’s alsook via modelontwikkeling en -experimenten. Hierbij neemt het 3D NEMO-SWAMCO ijs-oceaan biogeochemisch model een centrale plaats in, door integratie van de kennis gewonnen uit de experimentele studies. Deze zijn:
- Processtudies gericht op de Fe-cyclus, specifiek op de interacties tussen organisch materiaal en bio-beschikbaar ijzer.
- Terreinwerk gericht op de afbreekbaarheid van bezinkend organisch materiaal, waarbij particulair Ba en bacteriële activiteit in de mesopelagische zone worden bepaald als proxies van heterotroof zuurstofverbruik. Hierbij wordt eveneens gebruik gemaakt van een nieuw type sedimentval waarmee zinkende deeltjes bemonsterd worden volgens bezinkingssnelheid of grootte.
- De ontwikkeling van nieuwe methodologieën voor de studie van de bio-beschikbaarheid van organisch gebonden ijzer; fytoplankton-specifieke biomerkers en hun isotopensamenstelling (13C); opname van silicaat door diatomeeën en oplossen van diatomeeënskeletten via isotoopdilutie (30Si).
- Bioassays voor de bepaling van de invloed van toenemende temperatuur en verzuring op de ontwikkeling van micro-organismen en de parameterisatie van deze processen.
Daarnaast zal een databank opgesteld worden met nieuwe resultaten bekomen uit terreinonderzoek alsook aangevuld met resultaten van eerdere Belcanto projecten ten einde massabalansen op te stellen en het 3D NEMO-SWAMCO model te kalibreren en te valideren. Hierbij zal de aandacht specifiek gericht zijn op de capaciteit van het model om CO2 opname door de oceaan, exportproductie uit de oppervlaktelagen, bacteriële afbraak in de mesopelagische waterkolom, elementsamenstelling van het geëxporteerde en ontbindende organische materiaal en impact hiervan op de samenstelling van het omringende water correct te reconstrueren. Metingen van zee-lucht uitwisseling voor CO2, koolstofexportproductie, zoals bepaald via een multi-proxy benadering (i.e. 234Th-deficiet; 15N-Nieuwe productie; meso-Baxs, d29Si) zullen gebruikt worden voor validering van het ge-upgrade SWAMCO model.
Band met internationale programma’s
De Belcanto III objectieven en resultaten zijn relevant voor volgende internationale programma’s
- SOLAS (Surface ocean lower atmosphere study) erkend door IGBP (international Geosphere-Biosphere programme); SCOR (Scientific Committee on Oceanic Research), WCRP (World Climate Research Programme) en CACGP (Commission on Atmospheric Chemistry and Global pollution)
- IMBER (Integrated Marine Biogeochemistry and Ecosystem Research) erkend door IGBP en SCOR
- GCP (Global Carbon Project) erkend door IGBP, IHDP (International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change), WCRP en Diversitas
- CLIVAR (Climate Variability and Predictability), deel uitmakend van WCRP.
Het BELCANTO III project is bovendien zeer relevant voor het thema ‘Biogeochemie’ en het ‘Zuidelijke Oceaan’ systeem van het EU Network of Excellence EUR-OCEANS dat in het kader van het internationaal polair jaar (IPY) zelf gelinkt is aan ICED-IPY (Integrated Analysis of circumpolar Climate Interactions and Ecosystem Dynamics in the Southern Ocean en GEOTRACES-IPY (An International Study of the Marine Biogeochemical Cycles of Trace Elements and their Isotopes).
Verschillende Belcanto partners zijn bovendien betrokken bij het EU Integrated Project Carbocean.
Verwachte resultaten en/of producten
- Een beter inzicht in de Fe-cyclus in de Zuidelijke Oceaan
- Een beter inzicht in mesopelagische mineralisatie van organisch materiaal
- Een juistere inschatting van de rol van Fe in de opname van N en Si door het fytoplankton
- Een juistere inschatting van de koolstofexport naar de diepzee en de weging hiervan aan de atmosfeer-oceaan CO2 uitwisseling
- De karakterisering van biogene deeltjes geëxporteerd naar de diepzee en de bepaling van hun reactiviteit
- Modelsimulaties van biogeochemische cycli in de huidige Zuidelijke Oceaan en bepaling der mechanismen die de atmosfeer-oceaan uitwisseling regelen. Modelprognoses voor de CO2 opslagcapaciteit van de Zuidelijke Oceaan
- Bepaling van toekomstige klimaat en impact hiervan op de Zuidelijke Oceaan.
|
|
