Zee-ijs Speelt Belangrijke Rol in Variabiliteit van Koolstofopname door de Zuidelijke Oceaan

Nieuw onderzoek onthult het belang van zee-ijs in de Zuidelijke Oceaan

Nieuw onderzoek heeft aangetoond hoe belangrijk winterse zee-ijs is voor de jaar-tot-jaar variabiliteit van de hoeveelheid atmosferisch CO2 die door een gebied van de Zuidelijke Oceaan wordt opgenomen.

In jaren waarin zee-ijs langer blijft bestaan in de winter, absorbeert de oceaan gemiddeld 20% meer CO2 uit de atmosfeer dan in jaren waarin het zee-ijs laat vormt of vroeg verdwijnt. Zee-ijs beschermt de oceaan namelijk tegen sterke winterwinden die de menging tussen het oceaanoppervlak en de diepere, koolstofrijke lagen bevorderen.

De bevindingen, gebaseerd op gegevens verzameld in een kustsysteem langs het westen van het Antarctisch Schiereiland, tonen aan dat wat er in de winter gebeurt van cruciaal belang is voor het verklaren van deze variabiliteit in CO2-opname.

De studie werd geleid door wetenschappers van de Universiteit van East Anglia (UEA), in samenwerking met collega’s van het Alfred Wegener Instituut, Helmholtz Centrum voor Pool- en Marien Onderzoek (AWI, Duitsland), British Antarctic Survey (BAS, VK) en het Instituut voor Marien Onderzoek (IMR, Noorwegen). Het artikel “Zee-ijs beheert netto oceaanopname van koolstofdioxide door winterse stratificatie te reguleren” is gepubliceerd in het tijdschrift Communications Earth & Environment.

De wereldwijde oceaan neemt ongeveer een kwart op van al het CO2 dat mensen in de atmosfeer uitstoten. De Zuidelijke Oceaan is verantwoordelijk voor ongeveer 40% hiervan en de onderzoekers wilden begrijpen waarom dit van jaar tot jaar zo varieert.

Hoofdauteur Dr. Elise Droste van de School of Environmental Sciences van UEA zei: “Ons beeld van de koolstofcyclus van de Zuidelijke Oceaan is incompleet, waardoor we niet kunnen voorspellen of de opname van atmosferisch CO2—en daarmee de bijdrage aan de mitigatie van klimaatverandering—zal toenemen, afnemen of gelijk zal blijven in de toekomst.”

“Wat het ook doet, het zal invloed hebben op hoe ons klimaat eruit zal zien en hoe snel het zal veranderen. Om voorspellingen te verbeteren, suggereert ons werk dat we moeten kijken naar hoe zee-ijs de uitwisseling van koolstof tussen de diepe en ondiepe delen van de oceaan beïnvloedt. Hiervoor hebben we meer winterse observaties in de Zuidelijke Oceaan nodig.”

Een groot deel van de Zuidelijke Oceaan rondom het westelijke Antarctisch Schiereiland is in de winter bedekt met zee-ijs, dat in de lente en zomer verdwijnt. In de lente en zomer leiden de groei van fytoplankton en smeltwater tot lage CO2-concentraties aan het oceaanoppervlak. Dit stelt de Zuidelijke Oceaan in staat om grote hoeveelheden atmosferisch CO2 op te nemen, wat de wereldwijde impact van antropogene emissies aanzienlijk vermindert.

In de winter, wanneer zee-ijs zich vormt, mengt de oceaan onder het ijs zich met diepere wateren die veel ‘natuurlijke’ koolstof bevatten die al eeuwenlang in de oceaan aanwezig is. Dit kan ervoor zorgen dat CO2 aan het oceaanoppervlak toeneemt tot het punt waarop het in de atmosfeer kan worden vrijgegeven.

Zee-ijs blokkeert een groot deel van deze CO2 “uitgasvorming.” Echter, het is deel van de natuurlijke seizoenscyclus dat een deel van de CO2 de oceaan ontsnapt. Deze seizoensgebalance betekent dat de totale hoeveelheid CO2 die door de Zuidelijke Oceaan in één jaar wordt opgenomen, vaak afhangt van hoeveel CO2 in de zomer wordt opgenomen en hoeveel in de winter wordt vrijgegeven.

Dr. Droste vervolgde: “We hebben geen goed inzicht in wat deze jaar-tot-jaar variabiliteit aandrijft, wat het moeilijk maakt om het systeem volledig te begrijpen en de voorspelbaarheid van hoe de CO2-opname van de oceaan in de toekomst zal veranderen, te verbeteren. Een belangrijke reden hiervoor is dat we relatief weinig gegevens hebben over de Zuidelijke Oceaan, vooral in de winter.”

Het is uiterst uitdagend om observaties te verzamelen in de barre weers- en zeetoestanden van de Zuidelijke Oceaan, om nog maar te zwijgen van de zee-ijsbedekking die veel gebieden ontoegankelijk maakt, zelfs voor de sterkste ijsbrekers. Deze studie zet ons echter een stap in de goede richting.

De studie maakt gebruik van gegevens van 2010–2020, een tijdreeks die werd geleid en onderhouden door BAS, dat het hele jaar door metingen verricht langs het westelijke Antarctisch Schiereiland. In Rothera, het Britse Antarctische onderzoeksstation, hebben oceaanwetenschappers de fysieke aspecten van het zeewater in Ryder Bay gemeten en monsters verzameld voor nutrient- en CO2-analyse, uitgevoerd zowel in Rothera als bij UEA.

Met behulp van andere fysieke en chemische gegevens die tegelijkertijd zijn verzameld, kon het team bestuderen waarom jaren met een lange zee-ijsduur verschilden van die met een korte zee-ijsduur.

Dr. Hugh Venables van BAS zei: “Een reeks oceaanwetenschappers heeft de winter doorgebracht in Rothera op het Antarctisch Schiereiland om deze en andere monsters te verzamelen, vanaf een kleine boot of een zee-ijs slee, om een unieke tijdreeks van oceaanografische omstandigheden gedurende de afgelopen 25 jaar op te bouwen. Dit belangrijke resultaat toont het belang van deze winterse monstername aan en zal hopelijk leiden tot meer jaar-rond monstername in de Zuidelijke Oceaan, zowel door mensen als autonome technologie.”

Prof. Dorothee Bakker, hoogleraar mariene biogeochemie aan de UEA, voegde toe: “Het feit dat deze gegevens het hele jaar door op dezelfde locatie zijn verzameld, stelt ons in staat om te onderzoeken welke mechanismen belangrijk zijn om de jaar-tot-jaar variabiliteit van CO2-opname door de oceaan op deze specifieke locatie te verklaren, maar we kunnen deze inzichten ook gebruiken om beter te begrijpen hoe de rest van de Zuidelijke Oceaan functioneert.”

De studie omvatte ook wetenschappers van het Nationaal Instituut voor Oceanografie en Toegepaste Geofysica (Italië) en de Universiteit van Göteborg (Zweden).