Global Biogeochemical Cycles: Magnitude and Origin of the Anthropogenic CO2 increase and 13C Suess effect in the Nordic Seas Since 1981

I en artikkel publisert 29 september 2006 i tidsskriftet Global Biogeochemical Cycles har forskergruppen undersøkt om opptak av atmosfærisk CO2 reduseres i våre nære havområder, De Nordiske hav. Resultatene viser ikke bare at opptaket avtar i de østlige delene av dette havområdet, men antyder også sterkt at disse endringene er en naturlig konsekvens av den termohaline sirkulasjon.

Konsentrasjonen av CO2 i atmosfæren er økende grunnet forbruk av fossil brensel. Ut fra dette forventer en derfor en økt overførsel (fluks) av CO2 fra atmosfære til hav i havområder som er relativt undermettet med CO2.  Det nordlige Atlanterhavet er et klassisk eksempel på et slikt opptaksområde. Imidlertid har ikke dette området oppført seg som forventet. Bjerknesforskerne Truls Johannessen, Abdirahman Omar og Are Olsen har i tidligere publikasjoner vist at opptaket av CO2 fra atmosfæren er avtagende i det Nord Atlantiske hav. Partialtrykket av CO2 i overflatevannet har steget raskere enn i atmosfæren slik at fluksen inn har avtatt, vannet er i ferd med å gå i metning. Ulike årsaker har vært foreslått, for eksempel mindre biologisk aktivitet, redusert konveksjon og/eller endringer i fordelingen av vannmasser. Man har videre vært redd for at Nord Atlanteren skal slutte å ta opp CO2 fra atmosfæren. Dette vil i så fall bidra til en ytterlig økning av atmosfærisk CO2 innhold og at denne økningen vil skje mye raskere enn antatt. Raskere og mer dramatiske klimaendringer kan bli resultatet.

Utgangspunktet for denne studien har derfor vært om opptaket av CO2 fra atmosfæren endrer seg tilsvarende i De Nordiske hav. Hva er i så fall årsaken til disse endringene og er det grunn til bekymring? I søken etter svaret sammenlignet forskergruppen uorganiske karbondata samlet inn på et amerikansk tokt i 1981 med data samlet inn av bjerknesforskerne på tokt i Islandshavet, Grønnlandshavet og Norskehavet i 2002 og 2003. Teknikken som ble brukt tok hensyn til endringer i naturlige prosesser som temperatur og biologi slik at man kvantifiserte forskjellene som kun skyldes opptak av CO2 fra fossilt brensel, såkalt antropogent CO2. Sammenlikningen avslørte store endringer, spesielt i området hvor Atlantervann strømmer inn, mellom Færøyene og Shetland og videre nordover langs den Norske Atlanterhavsstrøm. Her har CO2 partialtrykket steget raskere enn i atmosfæren. Mot vest derimot, over den Arktiske front, har partialtrykket økt mindre enn i atmosfæren slik at fluksen inn har blitt større. Den avtagende fluksen er derfor knyttet til økende CO2 innhold i Atlanterhavsvann.

Forskergruppen undersøkte også om den isotopiske sammensetningen til karbondioksydet har endret seg. Fossilt CO2 er relativt anriket av den lette isotopen 12C slik at forholdet mellom denne og den tyngre isotopen 13C, uttrykt gjennom parameteren δ13C er avtagende i atmosfæren. Isotopisk fluks overfører disse endringene til havet, men dette er en treg prosess og tar ca 10 år. Derfor, når sammenlikningen av δ13C dataene avslørte at δ13C i Atlantervannet har avtatt med samme hastighet som i atmosfæren så betyr dette at endringene ikke kan ha oppstått lokalt i De Nordiske hav men må være transportert inn med Atlantervannet i og med at residenstiden for dette vannet i området er for kort til å tillate innstilling av isotopisk likevekt.

Transport av antropogent karbon kan også forklare hvorfor partialtrykket av CO2 i havet øker raskere enn i atmosfæren, dette ble vist i et arbeide av Are Olsen og Leif Anderson ved Gøteborgs Universitet i 2002. På grunn av den såkalte buffereffekten så avtar vannets evne til å absorbere CO2 fra fossilt brensel med synkende temperatur. Dette medfører at dersom CO2 tas opp i varmt vann (i sør) som transporteres nordover så vil nedkjølingen føre til at partialtrykket av CO2 i dette vannet etter hvert vil øke raskere enn i atmosfæren.

Forskergruppen konkluderer med at adveksjon av vann mettet med antropogent CO2 tatt opp lengre sør etter alt å dømme er årsaken til det reduserte opptaket av CO2 fra atmosfæren i Nord Atlanteren. Vannet strømmer fra sør mot nord hvor det transporteres ned til store havdyp slik at atmosfæren skjermes fra karbondioksidet. Denne prosessen bidrar til å dempe økningen av drivhuseffekten. På den andre side er det blitt klart at opptak av CO2 i hav henger nøye sammen med havsirkulasjon og at det er store muligheter for tilbakekoblinger til atmosfærisk CO2 som det må tas hensyn til ved projeksjon av fremtidige klimaendringer.

Referanse:
Olsen, A., et al. (2006), Magnitude and origin of the anthropogenic CO2 increase and 13C Suess effect in the Nordic seas since 1981, Global Biogeochem Cycles, 20, GB3027, doi:10.1029/2005GB002669.