Zmiany w oceanach wywoływane przez klimat są szczególnie nasilone w Oceanie Arktycznym, gdzie takie zjawiska jak pokrywa lodu morskiego, hydrografia i cyrkulacja silnie oddziałują na produktywność biologiczną i strukturę ekosystemu. Brakowało jednak jak dotąd wiedzy na temat tego oddziaływania klimatycznego, ze względu na ograniczone dane o tym, jakie dokładnie zachodzą tam interakcje chemiczne, fizyczne i biologiczne.
Rozmieszczenie i skład izotopowy wielu pierwiastków śladowych i gazów w oceanach dostarczają informacji o tych procesach biogeochemicznych i fizycznych. Mają one z kolei bezpośredni wpływ na produktywność biologiczną, obieg węgla w przyrodzie i emisję istotnych ze względów klimatycznych gazów śladowych, gdyż niektóre z nich dostarczają ważnych mikroskładników odżywczych (np. cynk), a inne są toksyczne (np. rtęć).
Zważywszy na spodziewany wzrost eksploatacji zasobów Arktyki wraz z szerszymi obawami dotyczącymi zmiany klimatu, dogłębniejsze poznanie rozmieszczenia i obiegu pierwiastków śladowych, izotopów oraz gazów rozpuszczonych w Oceanie Arktycznym ma istotne znaczenie dla oceny odporności oceanu i przyszłości. Celem finansowanej ze środków UE inicjatywy GEOTRACES-ARCTIC (będącej częścią zakrojonego na szerszą skalę programu GEOTRACES) było właśnie zdobycie tej wiedzy w ramach skoordynowanych wielonarodowych prac badawczych.
Przeszukiwanie osadów, powierzchni oceanu i próbek aerozoli
ARCTIC GEOTRACES to część szerszego programu poświęconego oceanom na świecie, prowadzonego w formie serii rejsów w różne rejony oceanu, aby sporządzić schemat rozmieszczenia pierwiastków śladowych i izotopów, dążąc do lepszego poznania podstawowych procesów. Zakończenie wielonarodowego programu zaplanowano na rok 2018. Ma trzy główne cele. Po pierwsze, ustalić geochemiczny poziom bazowy dla Oceanu Arktycznego; po drugie, zrozumieć rozmieszczenie biogeochemiczne i na koniec, przewidzieć zmiany w geochemii Arktyki. Sam zakres badań, w który wchodzą trzy programy – unijny, kanadyjski i amerykański – pobierania próbek osadów, powierzchni oceanu i aerozoli oznacza ogrom danych, które będą analizowane przez wiele lat. Niemniej wyniki już są udostępniane, a niektóre z nich zostały zaprezentowane na konferencji Association for the Sciences of Limnology and Oceanography na Hawajach.
Posługując się przykładem poziomów substancji toksycznych w oceanach, takich jak rtęć (Hg), gdzie podwyższone stężenia w arktycznej faunie i florze morskiej są wskaźnikiem emisji antropogenicznych, finansowani ze środków UE naukowcy byli w stanie wzbogacić skąpą wiedzę o strumieniach rtęci wpływających z rzek do Arktyki, w szczególności z rzek euroazjatyckich.
Na konferencji zaprezentowali sezonowe obserwacje stężeń i dopływów rtęci rozpuszczonej (DHg) i rtęci aerozolowej (PHg) z dwóch dużych rzek euroazjatyckich: Jenisej i Dźwiny Północnej. Odkryli rozległe strumienie DHg i PHg w czasie gwałtownych wezbrań na wiosnę oraz drugą falę w czasie jesiennych powodzi. W wyniku dalszej analizy zespół przygotował zaktualizowany do wartości 29 Mg y-1 budżet rtęci całkowitej (THg) w rzekach, umożliwiając specjalistom ds. modelowania przeprowadzenie lepszej analizy niepewności dotyczących rtęci zagrzebanej w szelfie kontynentalnym oraz eksportu cząstek Hg z powierzchni do głębin Oceanu Arktycznego.
W ramach badań przeanalizowano także chemię CO2-węglan Oceanu Arktycznego i lodu morskiego. To ważne, dlatego że ocieplanie się powierzchni oceanu, będące następstwem zmiany klimatu, w połączeniu z nasilającym się topnieniem lodu morskiego, schłodziło górne warstwy oceanu i wyeksponowało powierzchnię na atmosferę. Ma to bezpośredni wpływ na wymianę powietrze-lód-dwutlenek węgla (CO2) i chemię węglanów w oceanach oraz zakwaszenie oceanów.
Zespół znalazł dalsze dowody na poparcie tezy, że działalność człowieka doprowadza do wzrostu stężenia dwutlenku węgla w wodach Atlantyku. W wodach pośrednich (100-1500 m głębokości) naukowcy stwierdzili znaczący wzrost antropogenicznego CO2 w Basenie Nansena (0,74 ± 0,10 mol C m-2 yr-1) oraz Basenie Amundsena (0,95 ± 0,25 mol C m-2 yr-1). Doprowadziło to do obniżenia pH o 0,02-0,05 jednostek na przestrzeni dwóch ostatnich dekad, czego skutkiem jest szybkie zakwaszanie tych głębokości z powodu obniżania stanów nasycenia węglanem wapnia.
Jeden z największych dotychczas arktycznych programów badawczych
Partnerom GEOTRACES, udało się jak dotąd pobrać próbki z 1024 punktów i odbyć 94 rejsy. Prócz rejsów mających na celu gromadzenie danych, program GEOTRACES obejmuje także dodatkowe badania poświęcone konkretnym regionom i procesom. Partnerzy programu zestawiają interkalibrowane dane pierwiastków śladowych i izotopów z innych rejsów. Wszystkie te działania muszą być zgodne z odpowiednimi kryteriami i wytycznymi programu, a także zatwierdzone przez Międzynarodowy Komitet Sterujący GEOTRACES. Informacje o rejsach GEOTRACES są przechowywane przez Międzynarodowe Centrum Zarządzania Danymi GEOTRACES (GDAC) przy British Oceanographic Data Centre (Liverpool, Zjednoczone Królestwo).
Więcej informacji:
witryna programu strona projektu w serwisie CORDIS
Nauki fizyczne i o środowisku - ostatnio dodane
poleca:
