Verzwakte Atlantische stromingen zorgen voor meer zuurstof in de ondiepe delen van de tropische oceaan
Benthische foraminifera uit een van de zuurstofrijke secties die in ons onderzoek zijn gevonden.
Hoe is de ventilatie op verschillende dieptelagen van de Atlantische Oceaan met elkaar verbonden en welke rol spelen veranderingen in de oceaancirculatie? Onderzoekers uit Bremen, Kiel en Edinburgh hebben deze vraag onderzocht en hun bevindingen zijn nu gepubliceerd in Nature Communications.
Ze ontdekten dat zout water in de oceanen niet overal hetzelfde is; er zijn waterlagen met verschillende zoutgehaltes en temperaturen. Het fenomeen van thermohaline circulatie—dat voortkomt uit de verschillen in dichtheid veroorzaakt door variaties in temperatuur en zoutgehalte—drijft onder andere de Atlantische Meridionale Omkering Circulatie (AMOC). Dicht bij het oppervlak wordt de oceaancirculatie echter ook beïnvloed door de wind, die verantwoordelijk is voor het ontstaan van de grote subtropische gyres in de Atlantische Oceaan, zowel aan de noordelijke als aan de zuidelijke kant van de evenaar.
Deze gyres spelen een belangrijke rol in mariene ecosystemen omdat ze organismen op de zeebodem van zuurstof voorzien, die gedeeltelijk wordt verbruikt door de afbraak van organisch materiaal. Wanneer er een tekort is aan vers, koud en zuurstofrijk water dat naar deze gebieden wordt getransporteerd, ontstaan er zuurstofminimalen.
Een team van onderzoekers van MARUM–Center for Marine Environmental Sciences en de afdeling Geowetenschappen van de Universiteit van Bremen, van de Universiteit van Kiel, en van het Lyell Center aan de Heriot-Watt Universiteit in Schotland heeft nu onderzocht hoe de verzwakking van de AMOC is verbonden met de ventilatie van de ondiepe oceaan. Hun focus lag op de tropische zuurstofminimalen voor de noordwestkust van Afrika.
In hun studie, gebaseerd op benthische foraminifera—microscopisch kleine eencellige organismen die een schaal produceren en op de oceaanbodem leven—was het team in staat om veranderingen in het zuurstofgehalte van de zuurstofminimalen in de oostelijke tropische Noord-Atlantische Oceaan over de afgelopen 27.000 jaar te reconstrueren.
“Benthische foraminifera reageren op veranderingen in zuurstof, wat onder andere hun verspreiding beïnvloedt. Met behulp van deze kleine microscopische fossielen bestudeerden we hoe het zuurstofgehalte van de oceaan veranderde in een tijd waarin de AMOC, volgens onderzoek, zwakker was dan vandaag de dag,” legt Dr. SofÃa Barragán-Montilla uit. Ze behaalde haar Ph.D. aan MARUM en is nu onderzoekswetenschapper in de paleoceanografie aan het Instituut voor Geowetenschappen van de Universiteit van Kiel.
De vraag of en hoe de AMOC in de toekomst zal vertragen, blijft een onderwerp van discussie in wetenschappelijke kringen. Het team van wetenschappers heeft de basisvraag verder onderzocht: wat gebeurt er met de ondiepe cellen als de AMOC-circulatie verzwakt?
“We waren verrast te ontdekken hoe nauw het zuurstofgehalte voor de noordwestkust van Afrika verbonden is met de toestand van de Atlantische Meridionale Omkering Circulatie,” legt Dr. Stefan Mulitza van MARUM uit. In de diepe Atlantische Oceaan leidt een verzwakking van de meridionale circulatie tot een afname van het zuurstofgehalte. De ondiepe lagen van de Atlantische Oceaan worden daarentegen beter geventileerd met een afname van de AMOC. Dit is het resultaat van sterkere winden die de subtropische gyre aandrijven, die worden versterkt door grotere temperatuur- en luchtdrukverschillen tussen de tropen en hogere noordelijke breedtegraden.
Hoofd auteur, Dr. Barragán-Montilla, bestudeerde de benthische foraminifera die het team naar hun bevindingen leidde. “We ontdekten dat in tijden van een zwakkere AMOC er meer zuurstof aanwezig was in de zuurstofminimalen van de oostelijke tropische Noord-Atlantische Oceaan, wat wijst op een versterkte ondiepe cel.”
Een aanvullende bevinding van de onderzoekers was dat de intensiteit van de zuurstofminimalen voor de noordwestkust van Afrika aanzienlijk wordt beïnvloed door oceaancirculatie en minder afhankelijk is van variaties in zuurstofverbruik door de afbraak van organisch materiaal.
De bevindingen van deze studie zullen verder worden onderzocht binnen de Cluster of Excellence “De Oceaanbodem—de Onontdekte Interface van de Aarde,” die is ondergebracht bij MARUM. Een van de onderzoeksonderwerpen van de cluster is hoe complexe ecosystemen reageren onder veranderende omgevingsomstandigheden.