Verdens største søer afslører klimaændringstendenser

Seksten års fjernmålingsdata afslører, at i Jordens største ferskvandssøer, klimaændringer påvirker kulstoffikseringstendenser.

NASA-finansieret forskning i de 11 største ferskvandssøer i verden koblede felt- og satellitobservationer for at give en ny forståelse af, hvordan store vandmasser fikserer kulstof, samt hvordan et skiftende klima og søer interagerer.

Forskere ved Michigan Tech Research Institute (MTRI) studerede de fem Laurentian Great Lakes, der grænser op til USA og Canada; de tre afrikanske store søer, Tanganyika, Victoria og Malawi; Bajkalsøen i Rusland; og Great Bear og Great Slave søer i Canada.

Disse 11 søer rummer mere end 50% af overfladens ferskvand, som millioner af mennesker og utallige andre skabninger er afhængige af, understreger vigtigheden af ​​at forstå, hvordan de bliver ændret af klimaændringer og andre faktorer.

De to canadiske søer og Tanganyika-søen oplevede de største ændringer i primær produktivitet - væksten af ​​alger i en vandmasse. Produktivitetsudsving peger på store ændringer i søernes økosystemer.

"Basisen af ​​fødekæden i disse søer er algeproduktivitet. Disse søer er oceaniske i størrelse, og slår sig sammen med fytoplankton - små alger, " sagde medforfatter Gary Fahnenstiel, en fellow ved MTRI og for nylig pensioneret seniorforsker for NOAA's Great Lakes Environmental Research Laboratory. "Vi målte kulstoffikseringshastigheden, hvilket er den hastighed, hvormed algerne fotosyntetiserer i disse søer. Efterhånden som denne sats ændres, hvad enten det er stigende eller faldende, det betyder, at hele søen ændrer sig, som har konsekvenser hele vejen op i fødekæden, fra dyreplankton til fisk."

Mange faktorer påvirker disse søer. Klima forandring, stigende næringsstoffer (eutrofiering) og invasive arter kombineres for at forårsage systemomfattende ændringer - hvilket gør det vanskeligt at udpege specifikke årsager, især fra jorden med begrænsede observationer på stedet.

Tæller fytoplankton med farve

Men satellitbilleder har gjort det nemmere at sortere støjen og giver indsigt over tid og rum. Michael Sayers, MTRI-forsker og studielederforfatter, bruger havfarve-fjernmåling – drager konklusioner om type og mængde af fytoplankton baseret på farven på vandet – til at spore ferskvands fytoplanktondynamik.

"Vi har stolet på NASA-aktiver - MODIS-satellitten, som har fløjet siden 2002, som vi anvender den algoritme og model, vi har udviklet på MTRI i et årti, " sagde Sayers. "Når vi begynder at opgøre antallet af pixels som observationer globalt for 11 søer i 16 år, det er virkelig ret bemærkelsesværdigt." Pixels observeret pr. sø-tal "i millioner, " han tilføjede.

Et af de mest bemærkelsesværdige aspekter af resultaterne er, hvor hurtige ændringer i disse ferskvandssøer er sket - en mærkbar mængde på mindre end 20 år. Forskningen bidrager til NASAs Carbon Monitoring Systems mål om at bestemme, hvor meget ferskvandssøer bidrager til det globale kulstofkredsløb.

"Tre af de største søer i verden viser store ændringer relateret til klimaændringer, med en ændring på 20-25 % i den samlede biologiske produktivitet på blot de seneste 16 år, " sagde Fahnenstiel.

Mere end alger

I de 16 år med data, Great Bear og Great Slave søer i det nordlige Canada oplevede de største stigninger i produktiviteten, mens Tanganyika-søen i det sydøstlige Afrika har oplevet fald. Tendenserne er knyttet til stigninger i vandtemperaturer, samt solstråling og en reduktion af vindhastigheden.

Sayers sagde, når man ser på produktiviteten, algeoverflod, vandets klarhed, vandtemperatur, solstråling og vindhastigheder ved ferskvandssøer giver et rigere billede af det overordnede økosystem.

"Temperatur og solstråling er faktorer for klimaændringer, " sagde Sayers. "Ændringer i klorofyl og vandgennemsigtighed er ikke nødvendigvis forårsaget af klimaændringer, men kan være forårsaget af eutrofiering eller invasive arter, som quaggamuslinger."

Forskerne brugte sømålinger udført af Great Lakes Research Centers forskningsfartøjsflåde til at sande satellitobservationerne og give input til modelestimater.

Artiklen "Carbon Fixation Trends in Eleven of the World's Largest Lakes:2003–2018" er publiceret i tidsskriftet Vand . Forskerne planlægger at fortsætte deres forskning, at anvende det, de har lært indtil nu, på den rolle, som skadelige algeopblomstringer har på kulstofstrømmen til atmosfæren.

Som man siger, vand er liv. At få en bedre forståelse af, hvordan ændringer i søernes produktivitet påvirker de vandområder, så mange mennesker er afhængige af, er vigtigt for de samfund, der bor ved søbredderne. Det er også vigtigt for det globale samfund, når vi dykker dybere ned i den rolle, ferskvandssøer spiller i det globale kulstofkredsløb og klimaændringer.