Published December 1, 2023 | Version v1
Publication Open

Observing Temporally Varying Synoptic‐Scale Total Alkalinity and Dissolved Inorganic Carbon in the Arctic Ocean

  • 1. Plymouth Marine Laboratory
  • 2. University of Exeter
  • 3. Norwegian Institute for Water Research
  • 4. East China Normal University
  • 5. UCSI University

Description

Abstract The long‐term absorption by the oceans of atmospheric carbon dioxide is leading to the slow decline of ocean pH, a process termed ocean acidification (OA). The Arctic is a challenging region to gather enough data to examine the changes in carbonate chemistry over sufficient scales. However, algorithms that calculate carbonate chemistry parameters from more frequently measured parameters, such as temperature and salinity, can be used to fill in data gaps. Here, these published algorithms were evaluated against in situ measurements using different data input types (data from satellites or in situ re‐analysis climatologies) across the Arctic Ocean. With the lowest uncertainties in the Atlantic influenced Seas (AiS), where re‐analysis inputs achieved total alkalinity estimates with Root Mean Squared Deviation (RMSD) of 21 μmol kg −1 and a bias of 2 μmol kg −1 ( n = 162) and dissolved inorganic carbon RMSD of 24 μmol kg −1 and bias of −14 μmol kg −1 ( n = 262). AiS results using satellite observation inputs show similar bias but larger RMSD, although due to the shorter time span of available satellite observations, more contemporary in situ data would provide further assessment and improvement. Synoptic‐scale observations of surface water carbonate conditions in the Arctic are now possible to monitor OA, but targeted in situ data collection is needed to enable the full exploitation of satellite observation‐based approaches.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يؤدي امتصاص المحيطات لثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي على المدىالطويل إلى انخفاض بطيء في درجة حموضة المحيطات، وهي عملية تسمى تحمض المحيطات (OA). يعد القطب الشمالي منطقة صعبة لجمع بيانات كافية لفحص التغيرات في كيمياء الكربونات على نطاقات كافية. ومع ذلك، يمكن استخدام الخوارزميات التي تحسب معلمات كيمياء الكربونات من معلمات يتم قياسها بشكل متكرر، مثل درجة الحرارة والملوحة، لملء فجوات البيانات. هنا، تم تقييم هذه الخوارزميات المنشورة مقابل القياسات في الموقع باستخدام أنواع مختلفة من مدخلات البيانات (البيانات من الأقمار الصناعية أو إعادة تحليل علم المناخ في الموقع) عبر المحيط المتجمد الشمالي. مع أدنى درجات عدم اليقين في البحار المتأثرة بالمحيط الأطلسي (AiS)، حيث حققت مدخلات إعادةالتحليل تقديرات القلوية الإجمالية مع انحراف متوسط الجذر التربيعي (RMSD) بمقدار 21 ميكرومول كجم -1 وانحياز 2 ميكرومول كجم -1 ( n = 162) والكربون غير العضوي الذائب RMSD بمقدار 24 ميكرومول كجم -1 وانحياز -14 ميكرومول كجم -1 ( n = 262). تُظهر نتائج AiS باستخدام مدخلات مراقبة الأقمار الصناعية تحيزًا مشابهًا ولكن أكبر RMSD، على الرغم من أنه نظرًا لقصر الفترة الزمنية لملاحظات الأقمار الصناعية المتاحة، فإن البيانات الأكثر حداثة في الموقع ستوفر مزيدًا من التقييم والتحسين. أصبحت الملاحظات الشاملة لظروف كربونات المياه السطحية في القطب الشمالي ممكنة الآن لرصد الوصول المفتوح، ولكن هناك حاجة إلى جمع البيانات المستهدفة في الموقع لتمكين الاستغلال الكامل للنهج القائمةعلى المراقبة الساتلية.

Translated Description (French)

Résumé L'absorption à longterme par les océans du dioxyde de carbone atmosphérique conduit à la lente diminution du pH des océans, un processus appelé acidification des océans (AO). L'Arctique est une région difficile pour recueillir suffisamment de données pour examiner les changements dans la chimie des carbonates sur des échelles suffisantes. Cependant, les algorithmes qui calculent les paramètres chimiques du carbonate à partir de paramètres mesurés plus fréquemment, tels que la température et la salinité, peuvent être utilisés pour combler les lacunes dans les données. Ici, ces algorithmes publiés ont été évalués par rapport à des mesures in situ en utilisant différents types d'entrée de données (données provenant de satellites ou de climatologies de ré-analyse in situ) à travers l'océan Arctique. Avec les incertitudes les plus faibles dans les mers influencées par l'Atlantique (AiS), où les données de ré-analyse ont permis d'obtenir des estimations de l'alcalinité totale avec un écart quadratique moyen (RMSD) de 21 μmol kg −1 et un biais de 2 μmol kg −1 ( n = 162) et un carbone inorganique dissous RMSD de 24 μmol kg −1 et un biais de −14 μmol kg −1 ( n = 262). Les résultats de l'AiS utilisant des entrées d'observation par satellite montrent un biais similaire mais un RMSD plus important, bien qu'en raison de la période plus courte des observations par satellite disponibles, des données in situ plus contemporaines fourniraient une évaluation et une amélioration supplémentaires. Des observations à l'échelle synoptique des conditions de carbonate des eaux de surface dans l'Arctique sont maintenant possibles pour surveiller l'arthrose, mais une collecte de données in situ ciblée est nécessaire pour permettre l'exploitation complète des approches baséessur l'observation par satellite.

Translated Description (Spanish)

Resumen La absorción a largoplazo por parte de los océanos del dióxido de carbono atmosférico está llevando a la lenta disminución del pH de los océanos, un proceso denominado acidificación de los océanos (OA). El Ártico es una región difícil para recopilar datos suficientes para examinar los cambios en la química de los carbonatos en escalas suficientes. Sin embargo, los algoritmos que calculan los parámetros de la química del carbonato a partir de parámetros medidos con mayor frecuencia, como la temperatura y la salinidad, se pueden utilizar para llenar los vacíos de datos. Aquí, estos algoritmos publicados se evaluaron contra mediciones in situ utilizando diferentes tipos de entrada de datos (datos de satélites o climatologías de reanálisis insitu) a través del Océano Ártico. Con las incertidumbres más bajas en los mares influenciados por el Atlántico (AiS), donde las entradas de reanálisis lograron estimaciones de alcalinidad total con una desviación cuadrática media (RMSD) de 21 μmol kg −1 y un sesgo de 2 μmol kg −1 ( n = 162) y carbono inorgánico disuelto RMSD de 24 μmol kg −1 y un sesgo de -14 μmol kg −1 ( n = 262). Los resultados de AiS que utilizan entradas de observación satelital muestran un sesgo similar pero mayor RMSD, aunque debido al lapso de tiempo más corto de las observaciones satelitales disponibles, los datos in situ más contemporáneos proporcionarían una evaluación y mejora adicionales. Las observaciones a escala sinóptica de las condiciones del carbonato de agua superficial en el Ártico ahora son posibles para monitorear el OA, pero se necesita una recopilación de datos in situ específica para permitir la explotación completa de los enfoques basadosen la observación por satélite.

Files

2023EA002901.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:7ca7f841cd0a7de69c4215a9b06211e1
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مراقبة التباين الزمنيللقلوية الكلية والكربون غير العضوي الذائب في المحيط المتجمد الشمالي
Translated title (French)
Observation de l'alcalinité totale et du carbone inorganique dissous à l'échelle synoptique variant dans le temps dans l'océan Arctique
Translated title (Spanish)
Observar la alcalinidad total aescala sinóptica temporalmente variable y el carbono inorgánico disuelto en el Océano Ártico

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4389581125
DOI
10.1029/2023ea002901

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1501374473
  • https://openalex.org/W1526006945
  • https://openalex.org/W1530628957
  • https://openalex.org/W1711993369
  • https://openalex.org/W1963874139
  • https://openalex.org/W1982862854
  • https://openalex.org/W1985383031
  • https://openalex.org/W1987207215
  • https://openalex.org/W1993182525
  • https://openalex.org/W2005639538
  • https://openalex.org/W2013122623
  • https://openalex.org/W2024180881
  • https://openalex.org/W2036943784
  • https://openalex.org/W2049272276
  • https://openalex.org/W2054013005
  • https://openalex.org/W2054372242
  • https://openalex.org/W2055469035
  • https://openalex.org/W2058919627
  • https://openalex.org/W2060012482
  • https://openalex.org/W2064286550
  • https://openalex.org/W2071475990
  • https://openalex.org/W2072653423
  • https://openalex.org/W2074565009
  • https://openalex.org/W2088410527
  • https://openalex.org/W2090692378
  • https://openalex.org/W2093930302
  • https://openalex.org/W2105071430
  • https://openalex.org/W2114879180
  • https://openalex.org/W2121620307
  • https://openalex.org/W2125416759
  • https://openalex.org/W2141861439
  • https://openalex.org/W2147434008
  • https://openalex.org/W2151283738
  • https://openalex.org/W2287073769
  • https://openalex.org/W2302215634
  • https://openalex.org/W2340036139
  • https://openalex.org/W2347056182
  • https://openalex.org/W2468846451
  • https://openalex.org/W2592858680
  • https://openalex.org/W2593624519
  • https://openalex.org/W2604311007
  • https://openalex.org/W2742197347
  • https://openalex.org/W2801024111
  • https://openalex.org/W2809111792
  • https://openalex.org/W2809536395
  • https://openalex.org/W2809870507
  • https://openalex.org/W2897516365
  • https://openalex.org/W2900033911
  • https://openalex.org/W2943833121
  • https://openalex.org/W2946571005
  • https://openalex.org/W2979186211
  • https://openalex.org/W2981879507
  • https://openalex.org/W2986439854
  • https://openalex.org/W2989017073
  • https://openalex.org/W2991686417
  • https://openalex.org/W3000718560
  • https://openalex.org/W3007968097
  • https://openalex.org/W3008710125
  • https://openalex.org/W3013876398
  • https://openalex.org/W3014556680
  • https://openalex.org/W3046897338
  • https://openalex.org/W3049710586
  • https://openalex.org/W3093725627
  • https://openalex.org/W3107200375
  • https://openalex.org/W3112898503
  • https://openalex.org/W3114060944
  • https://openalex.org/W3159661676
  • https://openalex.org/W3161583300
  • https://openalex.org/W3167616832
  • https://openalex.org/W3200491373
  • https://openalex.org/W3206222008
  • https://openalex.org/W3209942417
  • https://openalex.org/W4205569435
  • https://openalex.org/W4206075467
  • https://openalex.org/W4212886866
  • https://openalex.org/W4213343942
  • https://openalex.org/W4214677657
  • https://openalex.org/W4220905862
  • https://openalex.org/W4224277838
  • https://openalex.org/W4225004802
  • https://openalex.org/W4282976435
  • https://openalex.org/W4294218889
  • https://openalex.org/W4313467580
  • https://openalex.org/W4322500629
  • https://openalex.org/W4391197160