Nieuw model voorspelt zeewaterhittegolven en extreme oceaanzuurgraad maanden van tevoren

Voorspellingen voor mariene hittegolven en extreme oceaanzuurheid

In de 21ste eeuw worden de oceanen van de aarde steeds warmer en zuurder. Deze verandering gebeurt langzaam op de lange termijn, maar kan ook leiden tot kortdurende, lokale pieken.

Deze gebeurtenissen zijn vergelijkbaar met de hittegolven en slechte luchtkwaliteitsdagen die we op land ervaren; ze vinden gewoon onder water plaats. En als ze ernstig genoeg zijn, kunnen ze mariene ecosystemen verwoesten.

Samuel Mogen, een promovendus aan INSTAAR, en INSTAAR-directeur Nicole Lovenduski, samen met hun collega’s, richten zich op deze extreme oceaangegevens in een nieuw artikel gepubliceerd in Nature Geoscience. De onderzoekers schetsen een methode voor het voorspellen van zowel mariene hittegolven als acute oceaanzuurheid. Het nieuwe model is in staat om deze gebeurtenissen tot een jaar van tevoren te voorspellen, met variërende mate van zekerheid afhankelijk van de locatie.

Hoewel Mogen en zijn collega’s niet de eersten zijn die een voorspellend model voor mariene hittegolven ontwikkelen, zijn ze wel de eersten die oceaanzuurheid voorspellen. In het verleden werd dit onderzoek belemmerd door een gebrek aan gegevens; zuurheid is veel moeilijker te meten dan temperatuur. Terwijl satellieten de zeewatertemperatuur nauwkeurig van bovenaf kunnen meten, kunnen zuurheidsniveaus alleen worden gemeten door fysieke watermonsters te verzamelen.

Echter, in de afgelopen jaren hebben wetenschappers hard gewerkt om metingen van onderzoekscruises in grote aardensystemmodellen zoals die van Mogen in te voeren. Veel van dit onderzoek is bijgedragen door Mogen’s collega’s van het National Center for Atmospheric Research in Boulder.

“We komen op het punt dat we ze kunnen gebruiken om de evolutie van koolstof in de oceaan in de nabije toekomst te begrijpen,” zei Mogen.

Koolstof is essentieel voor het begrijpen van oceaanzuurheid, vooral in de 21ste eeuw. Naarmate de wereldwijde emissies toenemen, lekt er steeds meer kooldioxide uit de atmosfeer in het zeewater, wat het zuurder maakt. Mogen’s model voorspelt voor het eerst hoe grootschalige klimaatpatronen deze effecten zouden kunnen beïnvloeden.

In één voorbeeld ontdekten de onderzoekers dat de terugkerende opwarmingsevent in de centrale en oostelijke tropische Stille Oceaan, genaamd El Niño, lijkt te leiden tot wijdverspreide oceaanzuurheid. Dit effect is vooral uitgesproken in de oostelijke Stille Oceaan, voor de kust van Amerika.

Mogen en zijn collega’s gebruikten een mineraal genaamd aragoniet als proxy voor oceaanzuurheid. Naarmate de zuurheid stijgt, dalen de aragonietconcentraties. Deze verandering heeft directe gevolgen voor mariene organismen. Weekdieren, zoals schelpen en slakken, en koralen zijn afhankelijk van aragoniet om schelpen en exoskeletten te vormen. Zonder aragoniet zijn ze onbeschermd.

“Het kan invloed hebben op hoe je een schelp groeit, hoe snel je schelp oplost en gewoon op je algehele overleving,” legde Mogen uit.

Dit is slechts een van de vele manieren waarop oceaanzuurheid marien leven beïnvloedt. Veel van deze effecten worden nog ontdekt.

Naarmate acute oceaanzuurheidsevents verergeren, hoopt Mogen dat zijn onderzoek de weg zal effenen voor betere voorspellingen en duurzamer beheer van mariene ecosystemen.

“Als je deze gebeurtenissen van tevoren kunt voorspellen, kun je mogelijk een beheerder van een regionale visserij informeren, zodat zij hun praktijken kunnen aanpassen,” legde Mogen uit. “Misschien verander je hoe je vis vangt om het ecosysteem in staat te stellen om een extreem evenement te doorstaan.”

Mogen’s artikel is recent gepubliceerd, maar de onderzoekers hebben hun model eigenlijk een jaar geleden afgerond. In november 2023 produceerden ze een voorspelling voor het komende jaar die wijdverspreide mariene hittegolven en oceaanzuurheid voorspelde.

Mogen zegt dat, op het eerste gezicht, de voorspellingen van de hittegolven lijken uit te komen. Maar het zal nog even duren voordat de binnenkomende gegevens over zuurheid zijn geanalyseerd. Naarmate er nieuwe informatie binnenkomt, zullen de onderzoekers opnieuw duiken en het model verder valideren. Uiteindelijk hopen ze beslissingsmakers de best mogelijke tools te geven om oceaanextremen te voorspellen en hun impact te verminderen.