3.3.
Направление и сила потока углекислого газа между океаном и атмосферой зависит от разницы между парциальным давлением диоксида углерода в воздухе и в воде, если парциальное давление в воздухе выше, то поток будет направлен в океан и наоборот. Измерения парциального давления углекислого газа в воздухе и воде, показали, что изменчивость данного параметра в морской воде много выше изменчивости в воздухе (Рис. 85). Минимальное значение pCO2 в воздухе за 2019 год в период измерения было 393 ppm, максимальное – 419 ppm, в то время как pCO2 в воде менялось от 152 до 1648 ppm. Относительно высокие значения парциального давления в атмосфере (419 ppm) вероятно связаны с выносом загрязненного воздуха с материка. В 2020 году изменчивость pCO2 в воде была гораздо меньше: от 257 до 711 ppm, однако это все равно гораздо выше изменчивости pCO2 в воздухе за 2020 год во время отбора проб: от 391 до 414 ppm.    а                                                                                                   б Рисунок 85. Изменение парциального давления диоксида углерода (pCO2) в атмосфере и в воде с широтой в 2019 году (а) и в 2020 году (б).  Распределение потоков углекислого газа в 2019 году было относительно однородным и менялось в широких пределах: от -92.67 до 222.58 ммоль/м2* сут (Рис. 86) (отрицательные значения обозначены треугольником с вершиной, направленной вниз, и означают поток в воду). По рисунку хорошо заметны максимальные значения в северной части Обской губы, где были зафиксированы наименьшие значения солености, очень высокое содержание растворенного кремния и низкое насыщение поверхностных вод кислородом. Также в данной области было отмечено высокое содержание биогенных элементов, выносимых речным стоком, вероятно процессы окисления органического вещества и приводят к столь высокому парциальному давлению углекислого газа, что в свою очередь приводит к тому, что поток углекислого газа направлен из океана в атмосферу. Также хорошо прослеживается наибольший поток из атмосферы в море на западных станциях разреза «Ледовый», на данных станциях лед сошел позже, чем на более восточных станциях данного разреза и воды находятся под меньшим влиянием речного стока, что отмечалось по распределению солености, общей щёлочности и содержанию кремния. Также на пониженное парциальное давление диоксида углерода в западной части разреза могли оказывать влияние процессы фотосинтеза, активно происходящие сразу после схода льда.   Рисунок 86. Распредение потоков диоксида углерода (ммоль/м2* сут.) в Карском море в 2019 году.  В 2020 году распредление потоков диоксида углерода в Карском море было значительно неоднороднее, но при этом и сила потока менялась в более узких пределах от -22.04 до 34.89 ммоль/м2* сут (Рис. 87). Довольно интересно распределение потоков было на разрезе «Порог Брусилова»: западнее порога отмечались потоки в океан, восточнее в атмосферу, однако стоит заметить, что на всем разрезе значения были близки к нулю. Наиболее сильные потоки в океан наблюдались в северной части разреза «Желоб Святой Анны», скорее всего это связано со слабым влиянием речного стока, процессом фотосинтеза, а также, поскольку это наиболее северный район наблюдений, данные потоки в океан могут объясняться низкими температурами поверхностного слоя воды, а, следовательно, большей растворимостью газа.   Рисунок 87. Распредение потоков диоксида углерода (ммоль/м2* сут.) в Карском море в 2020 году.  Для более подробного рассмотрения и корректного межгодового сравнения изменчивости потоков в 2019 году было решено убрать максимальные потоки диоксида углерода в южной части разреза «Обский», поскольку в 2020 году в этом районе измерения не проводились.  Если не рассматривать точки в пресноводной части наблюдений, средние значения потоков в 2019 году равны -23.95 ммоль/м2* сут. (Рис. 88) ( с учетом пресноводных станций средний поток равен -3.12 ммоль/м2* сут.), что ниже чем даже наиболее сильные потоки 2020 года (-22.04 ммоль/м2*сут.), а среднее в 2020 году равнялось -1.13 ммоль/м2* сут. Такая сильная разница скорее всего вызвана межсезонной изменчивостью. Летом в Карском море происходит активное развитие фитопланктона, что приводит к уменьшению углекислого газа в верхних слоях океана.   Рисунок 88. Распредение потоков диоксида углерода (ммоль/м2* сут.) в Карском море в 2019 году с убранными станциями в северной части Обской губы.  Для проверки сезонной составляющий были рассчитаны потоки углекислого газа для 2015 года, где, как и в 2020 году, наблюдения проходили в сентябре. В 2015 году изменчивость потоков была еще ниже, чем в 2020 (Рис. 89). Практически везде отмечались потоки из океана в атмосферу, что вероятнее всего связано с наступлением осеннего периода, прекращения процессов фотосинтеза, и деструкцией органики в деятельном слое.   Рисунок 89. Распредение потоков диоксида углерода (ммоль/м2* сут.) в Карском море в 2015 году.
В 2019 и 2020 годах в Карском море были проведены измерения потоков углекислого газа, которые показали, что в 2019 году они были значительно выше, чем в 2020 году. Это может быть связано с тем, что в 2019 году в Карском море наблюдался активный процесс фотосинтеза, который приводит к повышению парциального давления углекислого газа в воде, что в свою очередь приводит к увеличению потока из океана в атмосферу. Однако, в 2020 году, вероятно, также наблюдался процесс фотосинтеза, который привел к снижению парциального давления углекислого газа в воде, что привело к уменьшению потока из океана в атмосферу.