En femtedel af kulstof, der kommer ind i kystvandene i det østlige Nordamerika, er begravet

Kystvande spiller en vigtig rolle i kulstofkredsløbet ved at overføre kulstof til det åbne hav eller begrave det i vådområder og havsedimenter, viser en ny undersøgelse.

Holdet, ledet af Raymond Najjar, professor i oceanografi ved Penn State College of Earth and Mineral Sciences, konstruerede det første kendte kulstofbudget på Nordamerikas østkyst fra den sydlige spids af Nova Scotia, Canada, til den sydlige spids af Florida. De sporede strømmene af organisk og uorganisk kulstof ind og ud af kystvande.

Cykling af kulstof i det åbne hav og på land har været i fokus for megen forskning, men kystfarvande, som grænser op til de to områder, er "faldet gennem sprækkerne, " sagde Najjar.

"Kystfarvande har en hel række problemer, som er svære at kæmpe med, såsom tidevandet, der påvirker visse områder to gange om dagen, og dette har gjort det vanskeligt at inkorporere dette område i kvantitative modeller, " sagde han. "Vi erkendte, at der var et hul der og troede, at vi skulle udvikle et CO2-budget, så vi kunne se, hvad vi ved og ikke ved."

Modeller er den primære måde, videnskabsmænd forudsiger fremtidige kuldioxidniveauer i atmosfæren, som igen fortæller os, hvor meget den globale overfladetemperatur kan stige af drivhuseffekten. Denne nye forskning hjælper med at fastslå, hvordan kystvande påvirker atmosfæriske kuldioxidniveauer og, på tur, klima.

Najjar begyndte denne forskning i 2012 og har siden indgået et samarbejde med 29 andre videnskabsmænd, der specialiserer sig i forskellige aspekter af kyst oceanografi. Holdet indsamlede data fra snesevis af offentliggjorte undersøgelser for at kvantificere, hvor meget kulstof der kommer ind, udgår og omdannes inden for kystnære farvande i det østlige Nordamerika. De rapporterer i Global Biogeochemical Cycles, at af kulstoffet, der kommer ind i kystvandene fra floder og atmosfæren, omkring 20 procent er begravet, mens 80 procent flyder ud til det åbne hav.

Undersøgelsen underinddelte kystnære farvande i tidevandsvådområder, flodmundinger og kontinentalsokkelvande. Tidevandsvådområder og flodmundinger, på trods af at de er de mindste økosystemer i undersøgelsesdomænet med 2,4 procent og 9 procent af arealet, henholdsvis, begravede størstedelen af ​​regionens kulstof, holdet fandt. Tidevandsvådområder begravede 42 procent af kulstoffet i undersøgelsen, og flodmundinger begravede 38 procent, for i alt 80 procent af kulstofbegravelsen i kystvande.

Najjar mener, at dette skyldes den relativt lave dybde af vand i tidevandsvådområder og flodmundinger, samt det faktum, at floder bringer livsopretholdende kvælstof til disse økosystemer.

"Måden kulstof bliver begravet starter normalt med fotosyntese, hvorigennem kuldioxid omdannes til organisk materiale i form af plankton, sumpgræs, mangrover, eller søgræs, " sagde han. "Til sidst dør det materiale og sætter sig til bunds. Men kontinentalsokkelvandene er dybere end tidevandsvådområder og flodmundinger, så der er mere tid for bakterier og andre dyr til at indtage dette døde stof, før det kan blive begravet."

Kulstofbegravelse er en vigtig målestok, når det kommer til at forudsige fremtidige atmosfæriske kuldioxidniveauer, fordi når der først er kulstof i sedimenterne, det har potentialet til at forblive der og ikke bidrage til drivhuseffekten. Imidlertid, kystzonens skrøbelighed, Najjar sagde, kunne give anledning til bekymring.

"Når havniveauet fortsætter med at stige og forstyrre kysterne, noget af det begravede kulstof kunne respireres og frigives til atmosfæren i form af kuldioxid, " han sagde.

Holdet brugte massebalancetilgangen til deres beregninger, som antager, at den samlede mængde kulstof, der går ind i et system, er lig med den mængde, der forlader et system. Kulstofcykling i kystnære farvande er komplekst, og holdet forsøgte at identificere, hvordan kulstof strømmer ind og ud af tidevandsvådområder, hyldevand og flodmundinger. Holdet kompilerede data fra mange undersøgelser og syntetiserede for første gang observationer og numerisk modeloutput for at udvikle et sammenhængende billede af kulstofkredsløbet i en stor kystregion. Forskerne identificerede også kulstofstrømme, hvor yderligere forskning ville være nødvendig for at reducere usikkerheder, herunder udveksling af kulstof mellem hyldevand og det åbne hav.

Najjar arbejder nu sammen med forskere for at skabe et kulstofbudget, der inkluderer Den Mexicanske Golf, samt et kulstofbudget for den vestlige nordamerikanske kyst.