Smeltende is udgør en flygtig økologisk fordel, men en vedvarende global trussel

Fra at indsamle feltprøver inde i havets frosne ispose til at analysere satellitbilleder i komforten på sit Stanford-kontor, Kevin Arrigo har forsøgt at finde ud af, hvordan verdens hurtigt tyndende is påvirker polære fødekæder. Arrigo, en professor i jordsystemvidenskab ved Stanford School of Earth, Energi- og miljøvidenskab, fandt ud af, at mens smeltende is truer med at forstærke miljøproblemer globalt, Indlandsisens tilbagetog kan give tiltrængt mad i lokale økosystemer.

Gennem dette arbejde, Arrigo opdagede, at udtynding af is ved polerne kan lindre polare madørkener ved at forlænge fytoplanktonopblomstring. Imidlertid, sølvbeklædningen forbundet med smeltende is kan ikke kompensere for overhængende trusler, såsom stigende havniveauer, forbundet med ukontrolleret glacial svind.

Arrigo, som også er Donald og Donald M. Steel professor i geovidenskab, talte med Stanford Report om hans arbejde med polar planteplanktonopblomstring og diskuterede, om de seneste nyheder om havis, der bryder op, tyder på, at vi har nået et vendepunkt.

Hvad har du lært om, hvordan issmeltning påvirker fødekæderne i polernes ekstreme miljøer?

Det viser sig, at når gletsjere dannes, de ophober partikler og støv, der indeholder vigtige næringsstoffer som jern, som alt levende er afhængigt af for at overleve. Når gletschere smelter, de tilføjer næringsstoffer til havet og gøder det lokale økosystem. I Grønland og Antarktis, havet mangler jern, så smeltende gletschere opvejer manglen på jern.

Fotosyntetiserende fytoplankton er bunden af ​​fødenettet i havet og kræver masser af lys og næringsstoffer for at vokse. Da der er begrænset jern tilgængeligt for disse iltfremstillingsanlæg ved polerne, jerntilførsler fra smeltende gletschere gør det muligt for planteplanktonet at vokse hurtigere og hurtigere. Vi kalder denne massive planteplanktonpopulationsvækst en algeopblomstring og har fundet ud af, at disse opblomstringer dramatisk øger mængden af ​​mad, der er tilgængelig for dyr i disse områder. Mere mad betyder mere vækst, hvilket øger produktiviteten i regionen og skaber biologiske hotspots, hvor de største koncentrationer af havfugle, sæler og hvaler samles.

Du studerer også de planteplanktonopblomstringer, der forekommer nær polynyer - strækninger af åbent hav omgivet af is - som du har beskrevet som vandhullerne i Antarktis. Hvad mener du med det?

Polynyas er virkelig pæne. Polynyas er simpelthen områder med åbent vand omgivet af is, og generelt steder, du ville forvente at finde is, men det gør du ikke. Vi finder dem rundt omkring i Antarktis kyst, og den dominerende årsag til, at de dannes, er, når virkelig kold luft kommer flyvende ned langs siderne af den antarktiske iskappe, de blæser ind i kystområdet ud for kysten og blæser isen væk. Om foråret, når solen står op, fytoplanktonet i polynyer vokser hurtigere end noget andet sted i området. Polynyer har en tendens til at være økologiske oaser, der er uforholdsmæssigt vigtige for deres størrelse, hvor dyr samles i store kolonier for at drage fordel af det yderst produktive og næringsrige vand.

Det lyder som om din forskning viser en fordel ved smeltende gletsjere. Er det sandt?

På steder, hvor der stadig er så stor mangel på jern, smeltende gletsjere vil fortsætte med at stimulere produktionen ved at give mad til en lang række dyr i de kommende år. Også, fordi planteplankton trækker CO2 ud af atmosfæren, disse blomster hjælper med at afkøle planeten, hvilket bremser smeltningen af ​​gletsjere.

Imidlertid, intet af dette modvirker de negative virkninger af smeltende is, såsom havniveaustigning eller tab af kritiske levesteder, fordi det er en lille effekt, der vil blive oversvømmet af stort set alt, hvad vi gør med hensyn til afbrænding af fossile brændstoffer.

Så hvis det dårlige opvejer det gode med hensyn til issmeltning, hvordan kan vi bremse processen med glacial tilbagetrækning?

Det oplagte er at reducere udledningen af ​​drivhusgasser og få CO2-koncentrationerne i atmosfæren ned, så den holder op med at varme så hurtigt. Arktis opvarmes så hurtigt, som det er, fordi der er en feedback, der sker mellem sollys, der kommer ind, og Jorden, der reflekterer sollys tilbage, kaldet is-albedo-feedback. En af grundene til, at Arktis og Sydhavet er så kolde, er, at de er iskolde og reflekterer meget af den varme, de får tilbage til rummet.

Det, der sker nu, er, fordi vi smelter mere is, vi reflekterer meget mindre af sollyset tilbage til rummet, og havet absorberer varme i stedet for at reflektere den. Så Arktis opvarmes med dobbelt så høj hastighed som resten af ​​Jorden, fordi det normalt har denne is til at reflektere varmen tilbage til rummet.

Det er næsten som et Ponzi-skema. I et stykke tid kan du blive ved med at betale de oprindelige investorer, eller i dette tilfælde forhindre noget is i at smelte, men til sidst begynder de nye investorer at tørre ud, og der er bare ikke penge nok – eller is – længere til at opretholde driften. Det er den samme slags ting. Is-albedo-feedbacken er på denne bane, hvor man kommer til det punkt, at der er så lidt is i Arktis, at den ikke har den kølende effekt, som den plejede at have, og den varmer bare op.

I betragtning af de seneste nyheder om, at Arktis tykkeste havis går i stykker for tidligt, tror du, vi nærmer os et vendepunkt med hensyn til hurtigt forsvindende is?

Vi er måske ved vendepunktet nu, og set fra et havniveaustigningsperspektiv bekymrer det mig bestemt. Der tales om potentialet for katastrofalt sammenbrud i den vestlige antarktiske iskappe – den ser ud til at smelte hurtigere og hurtigere, end vi bliver ved med at forudsige, at den vil smelte. Det er bestemt en bekymring.

What are you doing to mitigate the impacts of disappearing ice at the poles?

We're currently working on a project with the Center for Ocean Solutions to see what are the likely outcomes of melting ice, and the associated increased exploitation of resources, in the Arctic now that it's becoming more accessible. So what are the likely impacts – or at least what are the possible impacts – of increased shipping, increased oil exploration, combined with increased melting of ice, increased ocean acidification, and how will that affect the ecosystems in the Arctic?

We are interested in the implications rapidly melting ice has on the populations that live there, that rely on those resources for food every day. What's it going do for bowhead whaling and the salmon fisheries? We want to apply natural capital risk-assessment models to the Arctic that will allow us to identify places that are most at-risk and try to do some assessments by looking at multiple stressors on the Arctic to see if there are leverage points in the system where we can actually make a difference.