Forskere viser, at Canada Basins formindskede evnen til at absorbere kuldioxid

Ny forskning fra University of Delaware doktorand Zhangxian Ouyang og oceanograf Wei-Jun Cai, og et internationalt team af forskere, viser, at hurtig opvarmning og tab af havis har medført store ændringer i det vestlige Arktiske Ocean.

Undersøgelsesteamets resultater - offentliggjort mandag, 15. juni i Naturens klimaforandringer - vis, at Ishavets evne til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren kan variere meget afhængigt af placering.

Havis-tab i det arktiske hav er en kritisk konsekvens af klimaændringer. Da havis fortsætter med at smelte i det vestlige Arktiske Ocean, mere ferskvand kommer ind i den øvre del af vandet i Canada Basin, der sidder ud for Alaska og Canadas kyst, syd for Chukchi -hylden.

Denne sommersmeltecyklus forværrer sæsonmæssige ændringer og øger mængden af ​​kuldioxid i vandets øverste lag, som omfatter vandsøjlens øvre 70 fod. Dette reducerer bassinets evne til at fjerne kuldioxid fra atmosfæren.

Herskende tanke, baseret på datamålinger fra under isen og i nyligt smeltede havmargenområder i 1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne, havde foreslået, at når isen smeltede, ville det tillade Ishavet at trække store mængder kuldioxid ud af atmosfæren, fungerer som en kulstofvaske og hjælper med at afbøde drivhusgasser. Imidlertid, dette er muligvis ikke tilfældet alle steder, især i Canada Basin, hvor sommeren is tilbagetog har avanceret i det dybe bassin siden 2007.

Forskergruppens seneste fund er baseret på en analyse af over 20 års globale datasæt indsamlet mellem 1994-2017 af forskere i hele USA, Kina, Japan og Canada. De giver en mere præcis skildring af, hvad der sker i denne region og bygger på Cai's tidligere arbejde fra 2010, hvilket indikerede, at kuldioxidniveauer ved havoverfladen hurtigt og uventet stiger mod niveauer, der findes i atmosfæren i nyligt isfrie Arktiske Ocean-bassiner.

For eksempel, forskergruppens arbejde viste, at når isen bryder sammen og smelter i Canada Basin, dette smeltevand ligger oven på havoverfladen, skabe et "tæppe" af slags, der hæmmer havets evne til at absorbere kuldioxid fra atmosfæren i det dybe hav og lagre det der. Cai's team omtaler dette fænomen som en "ny normal", der er skabt af ekstrem sæsonopvarmning og smeltevand i regionen.

"Når kuldioxid ophobes i overfladelaget af vandet fra smeltende is, mængden af ​​kuldioxid, dette område af Det Arktiske Ocean kan tage fra atmosfæren, vil fortsat skrumpe, "sagde Cai, Mary A.S. Lighthipe Professor i College of Earth, Hav og miljø. "Vi forudser inden 2030, Canada Basin's evne til at fungere som en kulstofvaske vil være virkelig minimal. "

Derudover denne hurtige stigning i kuldioxidindholdet i bassinet kan hurtigt have forsuret overfladevandet, en proces, der kan bringe marine forkalkende organismer i fare og forstyrre økosystemets funktion der.

I stærk kontrast, længere mod syd i det lave Chukchi -hav, mængden af ​​kuldioxid i vandets øverste lag forbliver meget lav, meget lavere end det, der er til stede i atmosfæren. Det betyder, at når luft passerer over vandets overflade, havet kan hurtigere optage kuldioxid fra luften.

Forskerne antyder, at denne forskel er resultatet af høj biologisk produktion i Chukchihavet på grund af rige næringsstoffer, der transporteres dertil på strømme, der kommer fra Stillehavet, siden Beringstrædet har åbnet sig på grund af tidligere istab. Disse næringsstoffer muliggør rigelig vækst af fytoplankton og andre marine organismer, der danner grundlaget for det marine fødevæv og fodrer det bredere økosystem. Fytoplankton forbruger også kuldioxid opløst i vandet under fotosyntese, tillader mere kuldioxid at blive taget fra den omgivende atmosfære.

Forskergruppen formoder, at Chukchihavet i fremtiden vil blive en større kulstofvaske og påvirke den dybe havkulcyklus og økosystem, mens Canada Basin sandsynligvis vil forblive mindre, da havis i regionen fortsætter med at smelte og ændre vandkemien.

Ifølge Lisa Robbins, en pensioneret seniorforsker ved United States Geological Survey (USGS) og en medforfatter på papiret, disse ændringer kan få vigtige konsekvenser for organismer i Arktis. For eksempel, Arktisk torsk er et vigtigt fiskeri i det vestlige Arktis, der bidrager til regionens samlede økonomi og tjener en vigtig rolle i det marine fødevæv som fødekilde for andre organismer, såsom Beluga -hvaler og ringsæl. Biologer har bemærket, at efterhånden som temperaturen og havisens smeltning er steget, Atlanterhavstorsk reagerer ved at bevæge sig længere mod nord. Ændring af vandkemi kan også spille en rolle, sagde Robbins, som ledede tre ekspeditioner for at studere regionens vandkemi i Arktis ombord på USA's Icebreaker R/V Healy mens han var hos USGS.

Langsigtede datasæt, som dem, der blev brugt i denne undersøgelse, er nøglen til at forstå og forudsige fremtidige ændringer i Arktis.

"Mængden af ​​indsigt, vi får fra disse datasæt i, hvordan vores jord-ocean fungerer, er enorm. Hvis forskere ikke havde indsamlet data i 1994, vi ville ikke have et sted at starte og sammenligne med, "sagde Robbins, nu en høflighedsprofessor ved College of Marine Science ved University of South Florida.

En artikel fra 2019 i magasinet Wired fandt ud af, at i det nordlige Canada nær Grønland, glacialt smeltevand ser ud til at hjælpe vandområder med at absorbere kuldioxid fra atmosfæren. Selvom den alene ikke kan modvirke mængden af ​​kuldioxid i atmosfæren på grund af kulstofemissioner, det er en vigtig illustration af, at ændringerne ikke er ensartede, og de efterfølgende effekter - positive og negative - er resultatet af en kompleks kombination af flere forskellige drivere. Yderligere forskning og mere international samarbejdsindsats kan hjælpe med at besvare udfordrende ubesvarede spørgsmål.

Efterhånden som tabet af havis accelererer, forskerne forventer, at disse sæsonmæssige variationer vil få havvandet i Canada Basin til at have høje niveauer af kuldioxid og blive mere og mere surt. Dette vil yderligere reducere bassinets kapacitet til at optage kuldioxid fra atmosfæren og potentielt reducere dets evne til at afbøde klimaforandringer.

Selvom dette problem kan virke meget langt væk fra Delaware, det er vigtigt at huske, at havet er et globalt system med cirkulationsstrømme, der transporterer vand rundt om i verden, endda til Atlanterhavet på østkysten. Og drivhusgasser er et globalt problem.

At forstå, hvor grundlæggende vigtig issmeltning er at drive karbonatkemi og sæsonbestemte ændringer i kuldioxid i denne region i Ishavet, vil hjælpe med at fremme videnskaben på dette område, måske ikke umiddelbart, men på sigt, sagde Cai.

"Vi forsøger at forstå processerne på arbejdet, og hvis Ishavet fortsat vil være en stor kulstofvaske, samtidig med at de giver data, der kan hjælpe jordsystemmodellerere med at forudsige globale ændringer i kulstofcyklussen, og havets biologi og vandkemi, "Sagde Cai.