Bubliny z lámajících se vln zásadně ovlivňují výměnu CO2 mezi oceánem a atmosférou

Bubliny vznikající při lámání vln na hladině oceánu hrají klíčovou roli ve výměně plynů mezi mořem a atmosférou, upozorňuje ve své práci publikované 5. srpna 2026 vědec Yuanxu Dong. Autor, který působí na LMD-IPSL, École Normale Supérieure-PSL, Institut Polytechnique de Paris, Sorbonne Université a CNRS v Paříži a dříve pracoval na GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel a Univerzitě v Heidelbergu, se ve svém výzkumu zaměřuje na mechanismy, kterými bubliny ovlivňují tok oxidu uhličitého, kyslíku a dalších plynů mezi vodou a vzduchem.

Globální oceán v současnosti absorbuje přibližně čtvrtinu veškerého oxidu uhličitého, který lidstvo vypustí do atmosféry, což z něj činí zásadní součást klimatického systému Země. Pochopení přesných mechanismů, které tuto výměnu plynů řídí, je proto důležité pro odhady budoucího vývoje klimatu i pro modelování uhlíkového cyklu.

Výměna plynů mezi oceánem a atmosférou je komplexní proces, na který působí celá řada faktorů. Patří mezi ně vítr, vlny, turbulentní proudění, teplotní rozdíly mezi vzduchem a vodou, tenké povrchové filmy na hladině i déšť. Dong ve své práci zdůrazňuje, že vedle těchto známých vlivů hrají významnou roli i bubliny, které vznikají při lámání vln a následně se rozptylují ve vodním sloupci pod hladinou.

Podle autora bubliny vytvářejí zcela odlišnou cestu pro výměnu plynů, než je přímý přenos přes rozhraní vzduch–voda. Zatímco klasický přenos probíhá difuzí přímo přes povrch oceánu, bubliny fungují jako pohyblivé mikroskopické „nádoby“, které s sebou nesou plyny do hlubších vrstev vody a naopak z vody vynášejí jiné plyny zpět k hladině. Tento proces může výrazně měnit rychlost, jakou se plyny mezi oceánem a atmosférou vyměňují, a ovlivnit tak celkovou rovnováhu mezi oběma prostředími.

Dong ve svém výzkumu využívá kombinaci několika metod. Klíčovou roli hrají laboratorní experimenty, které umožňují sledovat chování bublin v kontrolovaných podmínkách. Důležitým nástrojem jsou také měření saturace inertních plynů, díky nimž lze určit, jak moc se plyny ve vodě odchylují od rovnovážného stavu s atmosférou v důsledku působení bublin. Třetí metodou je technika eddy covariance, která se používá k přímému měření toků plynů v terénu, tedy přímo na moři.

Autor se ve své práci soustředí na tři hlavní otázky. První se týká chování bublin v horním metru oceánu – tedy toho, jak rychle bubliny stoupají k hladině, jak se rozpouštějí a jak dlouho zůstávají ve vodním sloupci. Druhá otázka se zaměřuje na to, jak se přenos plynů liší v závislosti na jejich rozpustnosti ve vodě, protože plyny s různou rozpustností reagují na přítomnost bublin odlišně. Třetí klíčovou otázkou je, do jaké míry se výsledky získané v laboratorních podmínkách shodují s pozorováními provedenými přímo v terénu, na otevřeném moři.

Rozdíly mezi laboratorními experimenty a reálnými terénními měřeními jsou podle autora jedním z nejsložitějších aspektů celého výzkumu, protože laboratorní podmínky nikdy plně nereplikují komplexitu skutečného oceánu, kde současně působí vítr, vlny, teplotní gradienty i biologické procesy. Přesné porozumění tomu, jak se laboratorní zjištění promítají do reálných podmínek, je zásadní pro vytváření spolehlivých modelů, které se používají při odhadech globálního uhlíkového rozpočtu.

Výzkum bublin a jejich role ve výměně plynů má široký dopad na klimatologii i oceánografii. Přesnější pochopení tohoto procesu může zlepšit predikce toho, jak se bude měnit schopnost oceánu absorbovat oxid uhličitý v souvislosti s pokračujícími změnami klimatu, včetně změn teploty mořské vody, síly a frekvence větrů nebo intenzity vlnění. Dongova práce tak přispívá k dlouhodobému úsilí vědecké komunity o zpřesnění modelů uhlíkového cyklu a lepší pochopení role oceánu jako jednoho z klíčových regulátorů globálního klimatu.