Langtidsdata viser en nylig acceleration i kemiske og fysiske ændringer i havet

Ny forskning offentliggjort i Naturkommunikation Jord &Miljø bruger data fra to vedvarende hydrografiske stationer i det åbne hav i det nordlige Atlanterhav nær Bermuda til at demonstrere nylige ændringer i havets fysik og kemi siden 1980'erne. Undersøgelsen viser årtiers variabilitet og nylig acceleration af overfladeopvarmning, saltning, deoxygenering, og ændringer i kuldioxid (CO ₂ )-karbonatkemi, der driver havets forsuring.

Undersøgelsen brugte datasæt fra Hydrostation 'S' og Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) projekter ved Bermuda Institute of Ocean Sciences (BIOS). Begge ledes af professor Nicholas Bates, BIOS seniorforsker og projekternes hovedefterforsker (PI), og Rod Johnson, BIOS-assistentforsker og projekternes co-PI. Sammen, disse tidsserier repræsenterer de to længste kontinuerlige registreringer af data fra det globale åbne hav.

"De fire årtiers data fra BATS og Hydrostation 'S' viser, at havet ikke ændrer sig ensartet over tid, og at havets kulstofdræn ikke er stabilt i den seneste tid med variation fra årti til årti, " sagde Bates.

Af de to steder, Hydrostation 'S' er den ældste, beliggende cirka 15 miles (25 km) sydøst for Bermuda og består af gentagne hydrografiske observationer af temperatur hver anden uge, saltholdighed, og opløst ilt ført gennem vandsøjlen siden 1954. Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS)-stedet ligger cirka 80 km sydøst for Bermuda. Det består af månedlig prøveudtagning af fysikken, kemi, og biologi af hele vandsøjlen siden 1988. Undersøgelsens datasæt repræsenterer mere end 1381 krydstogter til Hydrostation 'S' fra 1954 til 2020 og mere end 450 krydstogter til BATS fra 1988 til slutningen af ​​2019.

Resultaterne viste, at gennem de sidste 40 år, overfladetemperaturer i Sargassohavet er steget med 0,85 +/- 0,12oC, med sommerens overfladetemperaturer, der stiger i højere grad end vinteren. Derudover vinteren ( <22°C) havtilstanden er blevet kortere med næsten en måned, mens sommersæsonen (med farvande varmere end 25 ° C) er blevet længere. I samme periode, overfladesaltholdighed steg også med ~0,11 +/- 0,02. Vigtigt, disse data viser tegn på årtiers variabilitet; imidlertid, i løbet af det sidste årti (2010-2019), hurtig opvarmning på 1,18oC og forsaltning på 0,14 er sket.

Dataene viser også en tendens til fald i opløst oxygen (DO) i Sargassohavet siden 1980'erne, svarende til et tab på ~2% pr. årti. I betragtning af havopvarmningen observeret i Sargassohavet, forskerne vurderer, at den opvarmende indvirkning på DO-opløselighed sandsynligvis ville have bidraget til omkring 13 % af det samlede fald i DO i løbet af de sidste næsten 40 år. Den resterende deoxygenering (~87%) må være et resultat af den kombinerede effekt af ændringer i havets biologi og fysik.

BATS og Hydrostation 'S' tidsseriedata tillader direkte detektering af havforsuringssignalet i overfladevandet i Nordatlanten. Det typiske pH-interval for overfladevand i 1980'erne varierede fra vinterhøjder på ~8,2 til sommertider på ~8,08-8,10, med havet forbliver svagt basisk på nuværende tidspunkt (~7,98-8,05). Hastigheden af ​​pH-ændring er ~0,0019 +/- 0,0001 år-1, hvilket er en mere negativ rate end tidligere rapporteret og repræsenterer en stigning på 20 % i hydrogenionkoncentration siden 1983. Disse ændringer blev ledsaget af betydelige stigninger i opløst uorganisk kulstof og CO ₂ og fald i både calcit- og aragonitmætningstilstande.

"Om fyrre år, havvand CO ₂ -Kemiforholdene for karbonat er nu ændret ud over de sæsonbestemte kemiske ændringer observeret i 1980'erne, " sagde Johnson. "Ændringen af ​​havvands CO ₂ -karbonatkemi vil fortsætte med fremtidig menneskeskabt CO ₂ emissioner. "

Observationerne ud for Bermuda afslører de betydelige årtiers variationer og fremhæver behovet for langsigtede data til at bestemme tendenser i andre oceaners fysiske og biogeokemiske egenskaber, især når lokale målinger kobles til ændringer i bassinskala. Langtidsdata om havets kemi og fysiske fra tidsseriesteder såsom Hydrostation 'S' og BATS giver kritisk nødvendige og uovertrufne observationer, som når det kombineres med hav-atmosfære-modeller, give mulighed for en mere fuldstændig forståelse af drivkræfterne bag det globale kulstofkredsløb.