- Dutch translation below - 

Short summary:

Since the Industrial Revolution, atmospheric CO₂ levels have surged from 278 ppm to over 420 ppm, disrupting the natural carbon cycle and altering the ocean’s role as a carbon sink. Absorbing 25–30% of anthropogenic CO₂ annually, the ocean mitigates climate impacts but experiences acidification and long-term chemical changes. This dynamic, critical to climate regulation, remains poorly understood, particularly the biological carbon pump (BCP), which sequesters CO₂ through organic matter sinking to the deep ocean.

This thesis investigates how increasing anthropogenic CO₂ and global change influence ocean carbon processes, focusing on spatial and temporal blind spots. Using integrated methods—combining ship-based observations, autonomous sensors, and machine learning—it identifies regional BCP responses and uncovers the dominant role of anthropogenic CO₂ in driving global dissolved inorganic carbon (DIC) increases. High-resolution modeling reveals how the BCP redistributes natural carbon, with notable variability across regions like the Southern Ocean and North Pacific.

By integrating diverse datasets and methodologies, this work enhances predictions of the ocean’s carbon cycle under future climate scenarios. It underscores the need for tailored approaches to improve understanding of the BCP and oceanic carbon dynamics, advancing efforts to monitor and mitigate the impacts of global change.

Het begrijpen van de rol van oceanen in de klimaatregeling

De oceaan speelt een belangrijke rol in het beperken van klimaatverandering, door 25-30% van alle CO₂ die door de mens in de atmosfeer is gebracht door de mens op te nemen. Promovendus Louise Delaigue onderzocht hoe dit werkt, en hoe deze toename van CO₂ de natuurlijke koolstofcyclus in de oceaan veranderd. Op 20 januari verdedigt ze haar proefschrift aan de Universiteit Utrecht.

Korte samenvatting:

Sinds de industriële revolutie is het CO₂-gehalte in de atmosfeer gestegen van 278 ppm tot meer dan 420 ppm. Hierdoor is de natuurlijke koolstofcyclus verstoord en de rol van de oceaan als koolstofput veranderd. De oceaan absorbeert jaarlijks 25-30% van de antropogene CO₂ en verzacht zo de gevolgen voor het klimaat, maar ondervindt ook verzuring en chemische veranderingen op lange termijn. Deze dynamiek, die cruciaal is voor klimaatregulatie, wordt nog steeds slecht begrepen. Met name de biologische koolstofpomp (BCP), die CO₂ vastlegt door organisch materiaal dat naar de diepe oceaan zinkt.

In dit proefschrift wordt onderzocht hoe toenemende antropogene CO₂ en wereldwijde veranderingen de koolstofprocessen in de oceanen beïnvloeden. Hierbij ligt de nadruk op blinde vlekken in ruimte en tijd. Door gebruik te maken van geïntegreerde methoden - een combinatie van waarnemingen vanaf schepen, autonome sensoren en machinaal leren - worden regionale reacties op BCP geïdentificeerd. Zo wordt de dominante rol van antropogene CO₂ in de wereldwijde toename van opgeloste anorganische koolstof (DIC) onthuld. Modellering met hoge resolutie onthult hoe het BCP natuurlijke koolstof herverdeelt. Vooral in regio's zoals de Zuidelijke Oceaan en het noorden van de Stille Oceaan is de variabiliteit opmerkelijk.

Door verschillende datasets en methodologieën te integreren, verbetert dit werk de voorspellingen van de koolstofcyclus van de oceaan onder toekomstige klimaatscenario's. Het benadrukt de noodzaak van op maat gemaakte benaderingen om het begrip van het BCP en de oceanische koolstofdynamiek te verbeteren. Daardoor worden de inspanningen om de gevolgen van de klimaatverandering te monitoren en te beperken bevorderd.