Belangrijke bijdrage van land aan opgelost koolstof in de Arctische Oceaan, blijkt uit studie

Klima verandering en smeltende permafrost in het Arctisch gebied

De klimaatverandering en de daarmee samenhangende stijgende temperaturen smelten steeds meer bevroren grond in het Arctisch gebied. Deze gesmolten materie bevat grote hoeveelheden organische koolstof die in de centrale Arctische Oceaan terechtkomen.

In een nieuwe studie hebben wetenschappers van het Alfred-Wegener-Institut gekwantificeerd hoeveel terrestrische organische materie zich ophoopt in de centrale Arctische Oceaan. Door chemische vingerafdrukken te analyseren, konden ze beoordelen hoe snel deze materie afbreekt en daardoor extra CO2 in de oceaan vrijgeeft. Deze bevindingen zijn belangrijk om te voorspellen hoe inputs van land de Arctische mariene ecosystemen beïnvloeden en het vermogen van de oceaan om CO2 op te slaan in een opwarmend klimaat. De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature Geoscience.

Oude koolstof uit smeltende permafrost

Wanneer permafrost in het Arctisch gebied ontdooit, komt zeer oude organische materie vrij van planten, micro-organismen of dieren, met koolstof die honderden of duizenden jaren in de grond is bevroren. Rivieren vervoeren dit materiaal naar de Arctische Oceaan, waar het oplost en verandert in “opgeloste organische materie (DOM).” Dr. Xianyu Kong, wetenschapper aan het Alfred Wegener Instituut, zegt: “Deze materie vormt een groot reservoir van organische koolstof in de oceaan, dat qua omvang rivaliseert met de hoeveelheid atmosferische CO2.”

Kong voegt eraan toe: “In vergelijking met de meeste andere oceanen ontvangt de Arctische Oceaan meer zoet water en een onevenredig grote hoeveelheid terrestrische organische materie door uitgebreide inputs van smeltende permafrost, rivierafvoer en kusterosie.”

Koolstoftransport van land naar oceaan

In samenwerking met Duitse, Noorse en Deense collega’s heeft de AWI-wetenschapper nu gekwantificeerd hoeveel organische koolstof zich in de centrale Arctische Oceaan ophoopt. “Onze studie onthult dat ongeveer 16% van alle opgeloste organische koolstof hier afkomstig is van land, waarvan veel zelfs in diepe wateren blijft bestaan, waar we verrassend genoeg een consistent hoge terrestrische bijdrage hebben gevonden,” zegt Kong.

Daarnaast wordt terrestrische opgeloste organische koolstof ook vervoerd in oppervlaktewateren. De zogenaamde Transpolar Drift is een oppervlakte stroming die zoet water, zee-ijs en voedingsstoffen over de Arctische Oceaan naar de Noord-Atlantische Oceaan vervoert. Het gehalte aan organische koolstof in gebieden die door de Transpolar Drift worden beïnvloed, was ongeveer twee keer zo hoog als in aangrenzende gebieden. Het onderzoeksteam schat dat elk jaar ongeveer 39 miljoen ton terrestrische koolstof van het Arctische gebied naar de Atlantische Oceaan wordt vervoerd.

Gevolgen voor de Arctische koolstofcyclus

DOM van terrestrische bronnen beïnvloedt de organische koolstofcyclus in de Arctische Oceaan door de lichtverstrooiing, voedingsstofbeschikbaarheid of microbieel proces te veranderen. Prof. Boris Koch, mede-auteur van de studie, zegt: “Eerdere studies tonen aan dat de concentratie van opgeloste organische koolstof toeneemt in zoetwateromgeving als gevolg van klimaatverandering. Voor de Arctische Oceaan zijn er echter geen gegevens beschikbaar die vergelijkbare trends laten zien, deels vanwege het gebrek aan geschikte methoden.”

Met hun resultaten vullen de AWI-onderzoekers een kenniskloof op over hoeveel koolstof vanuit het land de Arctische Oceaan binnenkomt, hoe het wordt verspreid en hoe het verandert in de oceaan. Kong zegt: “Naarmate de opwarming van het Arctisch gebied versnelt, wordt verwacht dat de inputs van terrestrische organische materie zullen toenemen, wat mogelijk de koolstofcyclus en bredere biogeochemische processen in de Arctische Oceaan zal veranderen.”

Innovatieve methoden onthullen de reis van koolstof

Voor de analyse hebben de onderzoekers, in samenwerking met het Helmholtz Centrum voor Milieuonderzoek, een nieuwe analytische aanpak ontwikkeld om zeewatersamples te analyseren die ze hebben verzameld tijdens de MOSAiC-expeditie in 2019/2020. Ze gebruikten ultrahoge-resolutie Fourier-transform massaspectrometrie (FT-ICR MS) om de organische verbindingen in de monsters te meten. “Deze methode stelde ons in staat om duizenden individuele organische moleculaire formules in zeewater te identificeren en te kwantificeren en te onderscheiden of ze afkomstig waren van de oceaan en zee-ijs of van terrestrische bronnen,” zegt Kong.

Met deze methode konden de onderzoekers de eerste diepte-resolutie kaart van opgeloste terrestrische organische koolstof in de Arctische Oceaan produceren.