JAKARTA, BERITALINGKUNGAN.COM- Temuan baru menantang pemikiran saat ini tentang peran laut dalam menyimpan karbon. Sebagai dampak dari perubahan iklim, sirkulasi balik laut diprediksi akan melemah secara substansial.
Dengan pelambatan tersebut, para ilmuwan memperkirakan laut akan menyerap lebih sedikit karbon dioksida dari atmosfer. Namun, sirkulasi yang lebih lambat seharusnya juga membawa lebih sedikit karbon dari laut dalam yang akan dilepaskan kembali ke atmosfer. Secara keseluruhan, laut seharusnya tetap mempertahankan perannya dalam mengurangi emisi karbon dari atmosfer, meskipun dengan laju yang lebih lambat.
Namun, sebuah studi baru oleh peneliti Massachusetts Institute of Technology (MIT) menemukan bahwa para ilmuwan mungkin harus memikirkan ulang hubungan antara sirkulasi laut dan kapasitas jangka panjangnya untuk menyimpan karbon. Ketika laut semakin melemah, ia bisa melepaskan lebih banyak karbon dari laut dalam ke atmosfer.
Alasannya berkaitan dengan umpan balik yang sebelumnya tidak terkarakterisasi antara ketersediaan zat besi di laut, karbon dan nutrien yang naik ke permukaan, mikroorganisme permukaan, dan kelas molekul yang kurang dikenal yang umumnya dikenal sebagai “ligand.” Ketika laut beredar lebih lambat, semua elemen ini berinteraksi dalam siklus yang saling memperkuat yang pada akhirnya meningkatkan jumlah karbon yang dilepaskan laut kembali ke atmosfer.
“Dengan mengisolasi dampak dari umpan balik ini, kita melihat hubungan yang benar-benar berbeda antara sirkulasi laut dan tingkat karbon di atmosfer, dengan implikasi bagi iklim,” kata penulis studi Jonathan Lauderdale, seorang ilmuwan riset di Departemen Ilmu Bumi, Atmosfer, dan Planet MIT seperti dikutip Beritalingkungan.com dari laman MIT.edu (10/07/2024). “Apa yang kita pikir terjadi di laut benar-benar terbalik.”ujarnya.
Lauderdale mengatakan temuan tersebut menunjukkan bahwa “kita tidak bisa mengandalkan laut untuk menyimpan karbon di laut dalam sebagai respons terhadap perubahan sirkulasi di masa depan. Kita harus proaktif dalam mengurangi emisi sekarang, daripada mengandalkan proses alami ini untuk memberi kita waktu mengatasi perubahan iklim.”
Studi ini telah dipublikasikan di Jurnal Nature Communications.
Model Box
Pada tahun 2020, Lauderdale memimpin sebuah studi yang mengeksplorasi nutrien laut, organisme laut, dan zat besi, serta bagaimana interaksi mereka mempengaruhi pertumbuhan fitoplankton di seluruh dunia. Fitoplankton adalah organisme mikroskopis mirip tanaman yang hidup di permukaan laut dan mengonsumsi karbon serta nutrien yang naik dari laut dalam dan zat besi yang hanyut dari debu gurun.
Semakin banyak fitoplankton yang dapat tumbuh, semakin banyak karbon dioksida yang dapat mereka serap dari atmosfer melalui fotosintesis, dan ini memainkan peran besar dalam kemampuan laut untuk menyimpan karbon.
Untuk studi tahun 2020 tersebut, tim mengembangkan model “box” sederhana, yang mewakili kondisi di berbagai bagian laut sebagai kotak umum, masing-masing dengan keseimbangan nutrien, zat besi, dan ligan yang berbeda – molekul organik yang dianggap sebagai produk sampingan dari fitoplankton. Tim memodelkan aliran umum antara kotak-kotak tersebut untuk mewakili sirkulasi laut yang lebih besar – cara air laut tenggelam, kemudian naik kembali ke permukaan di berbagai belahan dunia.
Pemodelan ini mengungkapkan bahwa, bahkan jika para ilmuwan menambahkan zat besi ekstra ke laut, zat besi itu tidak akan banyak mempengaruhi pertumbuhan fitoplankton global. Alasannya karena batasan yang ditetapkan oleh ligan.
Ternyata, jika dibiarkan sendiri, zat besi tidak larut dalam laut dan karenanya tidak tersedia bagi fitoplankton. Zat besi hanya menjadi larut pada tingkat yang “berguna” ketika terhubung dengan ligan, yang membuat zat besi dalam bentuk yang dapat dikonsumsi plankton.
Lauderdale menemukan bahwa menambahkan zat besi ke satu wilayah laut untuk mengonsumsi nutrien tambahan mengurangi nutrien di wilayah lain yang dibutuhkan fitoplankton di sana untuk tumbuh. Ini menurunkan produksi ligan dan pasokan zat besi kembali ke wilayah laut asal, membatasi jumlah karbon ekstra yang akan diserap dari atmosfer.
Saklar Tak Terduga
Setelah tim menerbitkan studi mereka, Lauderdale mengolah model box menjadi bentuk yang dapat diakses publik, termasuk pertukaran karbon laut dan atmosfer serta memperluas kotak untuk mewakili lingkungan yang lebih beragam, seperti kondisi yang mirip dengan Pasifik, Atlantik Utara, dan Laut Selatan. Dalam prosesnya, ia menguji interaksi lain dalam model tersebut, termasuk efek dari variasi sirkulasi laut.
Ia menjalankan model dengan kekuatan sirkulasi yang berbeda, berharap melihat lebih sedikit karbon dioksida atmosfer dengan sirkulasi balik laut yang lebih lemah – hubungan yang didukung oleh studi sebelumnya sejak tahun 1980-an. Namun yang ia temukan adalah tren yang jelas dan sebaliknya: Semakin lemah sirkulasi laut, semakin banyak CO2 yang menumpuk di atmosfer.
“Saya pikir ada kesalahan,” kenang Lauderdale. “Mengapa tingkat karbon atmosfer berarah ke arah yang salah?”imbuhnya.
Ketika ia memeriksa model tersebut, ia menemukan bahwa parameter yang menggambarkan ligan laut telah dibiarkan “aktif” sebagai variabel. Dengan kata lain, model menghitung konsentrasi ligan yang berubah dari satu wilayah laut ke wilayah lain.
Dengan firasat, Lauderdale mematikan parameter ini, yang menetapkan konsentrasi ligan sebagai konstan di setiap lingkungan laut yang dimodelkan, asumsi yang biasanya dilakukan oleh banyak model laut. Perubahan itu membalikkan tren, kembali ke hubungan yang diasumsikan: Sirkulasi yang lebih lemah menyebabkan penurunan karbon dioksida atmosfer. Namun, tren mana yang lebih mendekati kebenaran?
Lauderdale melihat data yang tersedia tentang ligan laut untuk melihat apakah konsentrasinya lebih konstan atau bervariasi di laut sebenarnya. Ia menemukan konfirmasi dalam GEOTRACES, sebuah studi internasional yang mengkoordinasikan pengukuran elemen jejak dan isotop di seluruh laut dunia, yang dapat digunakan oleh para ilmuwan untuk membandingkan konsentrasi dari wilayah ke wilayah. Memang, konsentrasi molekul tersebut bervariasi. Jika konsentrasi ligan memang berubah dari satu wilayah ke wilayah lain, maka hasil baru yang mengejutkan ini kemungkinan besar mewakili laut sebenarnya: Sirkulasi yang lebih lemah menyebabkan lebih banyak karbon dioksida di atmosfer.
“Inilah trik aneh yang mengubah segalanya,” kata Lauderdale. “Saklar ligan telah mengungkapkan hubungan yang sepenuhnya berbeda antara sirkulasi laut dan CO2 atmosfer yang kita pikir kita pahami dengan baik.”tuturnya.
Siklus Lambat
Untuk melihat apa yang mungkin menjelaskan tren yang terbalik, Lauderdale menganalisis aktivitas biologis serta konsentrasi karbon, nutrien, zat besi, dan ligan dari model laut di bawah kekuatan sirkulasi yang berbeda, membandingkan skenario di mana ligan bervariasi atau konstan di berbagai kotak.
Ini mengungkapkan umpan balik baru: Semakin lemah sirkulasi laut, semakin sedikit karbon dan nutrien yang ditarik laut dari dalam. Setiap fitoplankton di permukaan kemudian akan memiliki lebih sedikit sumber daya untuk tumbuh dan akan menghasilkan lebih sedikit produk sampingan (termasuk ligan) sebagai hasilnya.
Dengan lebih sedikit ligan yang tersedia, zat besi di permukaan yang dapat digunakan akan semakin berkurang, yang selanjutnya mengurangi populasi fitoplankton. Maka akan semakin sedikit fitoplankton yang tersedia untuk menyerap karbon dioksida dari atmosfer dan mengonsumsi karbon yang naik dari laut dalam.
“Kerja saya menunjukkan bahwa kita perlu melihat lebih cermat bagaimana biologi laut dapat mempengaruhi iklim,” kata Lauderdale.
“Beberapa model iklim memprediksi pelambatan 30 persen dalam sirkulasi laut akibat mencairnya lapisan es, terutama di sekitar Antartika. Pelambatan besar dalam sirkulasi balik ini bisa menjadi masalah besar: Selain sejumlah masalah iklim lainnya, tidak hanya laut akan menyerap lebih sedikit CO2 antropogenik dari atmosfer, tetapi itu bisa diperkuat oleh keluarnya karbon laut dalam, yang mengarah pada peningkatan CO2 atmosfer yang tidak terduga dan pemanasan iklim lebih lanjut yang tidak diantisipasi.”paparnya.
Dengan hasil ini, jelas bahwa tindakan proaktif dalam mengurangi emisi karbon dioksida perlu segera diambil untuk mengurangi risiko peningkatan lebih lanjut dari perubahan iklim yang tidak terduga akibat perubahan sirkulasi laut (Marwan Aziz)
