Ny undersøgelse tilbyder køreplan for at opdage ændringer i havet på grund af klimaændringer

Havtemperaturen og havforsuringen er steget i løbet af de sidste tre årtier til niveauer ud over det forventede alene på grund af naturlig variation, finder en ny undersøgelse ledet af Princeton-forskere. I mellemtiden andre påvirkninger fra klimaændringer, såsom ændringer i aktiviteten af ​​havmikrober, der regulerer jordens kulstof- og iltkredsløb, vil tage flere årtier til et århundrede at dukke op. Rapporten blev offentliggjort den 19. august online i tidsskriftet Naturens klimaforandringer .

Undersøgelsen så på fysiske og kemiske ændringer i havet, der er forbundet med stigende atmosfærisk kuldioxid på grund af menneskelige aktiviteter. "Vi forsøgte at løse et centralt videnskabeligt spørgsmål:Hvornår, hvorfor og hvordan vil vigtige ændringer blive sporbare over de normale variationer, som vi forventer at se i det globale hav?" sagde Sarah Schlunegger, en postdoc-forsker ved Princeton University's Program in Atmospheric and Oceanic Sciences (AOS).

Undersøgelsen bekræfter, at resultater knyttet direkte til eskaleringen af ​​atmosfærisk kuldioxid allerede er dukket op i den eksisterende 30-årige observationsrekord. Disse omfatter havoverfladeopvarmning, forsuring og stigninger i den hastighed, hvormed havet fjerner kuldioxid fra atmosfæren.

I modsætning, processer, der indirekte er forbundet med stigningen af ​​atmosfærisk kuldioxid gennem den gradvise ændring af klima og havcirkulation, vil tage længere tid, fra tre årtier til mere end et århundrede. Disse omfatter ændringer i det øvre oceans blanding, næringsstofforsyning, og kulstofkredsløbet gennem marine planter og dyr.

"Det nye ved denne undersøgelse er, at den giver en specifik tidsramme for, hvornår havændringer vil forekomme, " sagde Jorge Sarmiento, George J. Magee professor i geovidenskab og geologisk teknik, Emeritus. "Nogle ændringer vil tage lang tid, mens andre allerede kan spores."

Havet yder en klimaservice til planeten ved at absorbere overskydende varme og kulstof fra atmosfæren, og derved bremse tempoet i stigende globale temperaturer, sagde Schlunegger. Denne service, imidlertid, kommer med en straf - nemlig havforsuring og havopvarmning, som ændrer, hvordan kulstof kredser gennem havet og påvirker marine økosystemer.

Forsuring og havopvarmning kan skade de mikrobielle marine organismer, der tjener som basen for det marine fødenet, der føder fiskeri og koralrev, producere ilt og bidrage til nedskæringen af ​​atmosfærisk kuldioxidkoncentration.

Undersøgelsen havde til formål at bortfiltrere havændringer forbundet med menneskeskabte klimaændringer fra dem, der skyldes naturlig variabilitet. Naturlige udsving i klimaet kan skjule ændringer i havet, så forskerne så på, hvornår ændringerne ville være så dramatiske, at de ville skille sig ud over den naturlige variabilitet.

Klimaforskning er ofte opdelt i to kategorier, modellering og observationer - de videnskabsmænd, der analyserer observationer af den virkelige Jord, og dem, der bruger modeller til at forudsige, hvilke ændringer der kommer. Denne undersøgelse udnytter forudsigelserne fra klimamodeller til at informere observationsindsatsen om, hvilke ændringer der er sandsynlige, og hvor og hvornår man skal lede efter dem, sagde Schlunegger.

Forskerne udførte modellering, der simulerer potentielle fremtidige klimatilstande, der kunne være resultatet af en kombination af menneskeskabte klimaændringer og tilfældige tilfældigheder. Disse eksperimenter blev udført med Earth System Model, en klimamodel, som har et interaktivt kulstofkredsløb, så ændringer i klimaet og kulstofkredsløbet kan ses sammen.

Brugen af ​​Earth System Model blev faciliteret af John Dunne, der leder havkulstofmodelleringsaktiviteter ved National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA)'s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory i Princeton. Princeton-holdet inkluderede Richard Slater, senior jordsystemmodeller i AOS; Keith Rodgers, en AOS research oceanograf nu ved Pusan ​​National University i Sydkorea; og Jorge Sarmiento, George J. Magee professor i geovidenskab og geologisk teknik, Emeritus. Holdet inkluderede også Thomas Frölicher, en professor ved universitetet i Bern og en tidligere postdoc ved Princeton, og Masao Ishii fra Japan Meteorological Agency.

Fundet af en 30- til 100-årig forsinkelse i fremkomsten af ​​effekter tyder på, at havobservationsprogrammer bør opretholdes i mange årtier ud i fremtiden for effektivt at overvåge ændringerne i havet. Undersøgelsen indikerer også, at påvisbarheden af ​​nogle ændringer i havet ville drage fordel af forbedringer af den nuværende observationsprøvetagningsstrategi. Disse omfatter at kigge dybere ned i havet for ændringer i fytoplankton, og fange ændringer både sommer og vinter, snarere end blot årsgennemsnittet, til hav-atmosfære udveksling af kuldioxid.

"Vores resultater indikerer, at mange typer af observationsindsats er afgørende for vores forståelse af vores planet i forandring og vores evne til at opdage forandringer, " sagde Schlunegger. Disse omfatter tidsserier eller permanente steder med kontinuerlig måling, samt regionale prøveudtagningsprogrammer og globale fjernmålingsplatforme.

Studiet, "Fremkomsten af ​​menneskeskabte signaler i havets kulstofkredsløb, "blev offentliggjort i Naturens klimaforandringer den 19. august, 2019.