Hvad er Ocean forsuring?
siden begyndelsen af den industrielle Revolution, da mennesker begyndte at brænde kul i store mængder, er verdens havvand gradvist blevet surere. Ligesom global opvarmning er dette fænomen, der er kendt som forsuring af havet, en direkte konsekvens af stigende niveauer af kulsyre (CO2) i Jordens atmosfære.
før industrialiseringen var koncentrationen af kulsyre i atmosfæren 280 dele pr. Med øget brug af fossile brændstoffer nærmer dette tal sig nu 400 ppm, og vækstraten accelererer. Forskere beregner, at havet i øjeblikket absorberer omkring en fjerdedel af det kulsyre, som mennesker udsender. Når kulsyre kombineres med havvand, forekommer kemiske reaktioner, der reducerer havvandets pH, deraf udtrykket havforsuring.
i øjeblikket findes omkring halvdelen af det menneskeskabte (menneskeskabte) kulsyre i havet i de øverste 400 meter (1.200 fod) af vandkolonnen, mens den anden halvdel er trængt ind i den nedre termoklin og det dybe hav. Tæthed-og vinddrevet cirkulation hjælper med at blande overfladen og dybe farvande i nogle høje breddegrader og kystregioner, men i store dele af det åbne hav forventes dybe pH-ændringer at forsinke overfladens pH-ændringer med et par århundreder.havforsuring og global opvarmning er forskellige problemer, men er tæt forbundet, fordi de deler den samme grundårsag—menneskelige emissioner af kulilte. Den atmosfæriske koncentration af kulsyre er nu højere end den har været i de sidste 800.000 år og muligvis højere end nogen tid i de sidste 20 millioner år. Mennesker har hidtil draget fordel af havets evne til at rumme enorme mængder kulstof, inklusive en stor del af dette overskydende kulstof. Hvis havet ikke havde absorberet så store mængder kulsyre, ville den atmosfæriske koncentration være endnu højere og de miljømæssige konsekvenser af den globale opvarmning (stigning i havniveauet, skiftende vejrmønstre, mere ekstreme vejrbegivenheder osv.) og deres tilknyttede socioøkonomiske virkninger vil sandsynligvis være endnu mere udtalt. Havene kan imidlertid ikke fortsætte med at absorbere kulsyre med den nuværende hastighed uden at gennemgå væsentlige ændringer i kemi, biologi og økosystemstruktur.
måling af forsuring af havet: Tidligere og nuværende
forskere ved, at havene absorberer kulsyre og efterfølgende bliver mere sure fra målinger foretaget på havvand indsamlet under forskningskrydstogter, som giver bred rumlig dækning over en kort periode, og fra automatiserede havkulstofmålinger på stationære fortøjninger, som giver langsigtede data med høj opløsning fra et enkelt sted.
disse poster kan udvides tilbage gennem tiden ved hjælp af såkaldte kemiske fuldmagter til at tilvejebringe en indirekte måling af havvandscarbonatkemi. En fuldmagt er en måling fra et naturligt arkiv (iskerner, koraller, træringe, marine sedimenter osv.), der bruges til at udlede tidligere miljøforhold. For eksempel, ved at analysere den kemiske sammensætning af små fossile skaller, der findes i dybe havsedimenter, forskere har udviklet havets pH-poster fra oldtiden, hvor der ikke var pH-målere. Desuden, fordi havets overfladevand er i omtrentlig kemisk balance, eller ligevægt, med atmosfæren over det, en registrering af historisk hav-pH kan udledes af atmosfæriske kulstofoptegnelser afledt af grønlandske og antarktiske iskerner, som indeholder luftbobler fra den gamle atmosfære. Sådanne beviser tyder på, at de nuværende atmosfæriske kulstofkoncentrationer og havets pH-niveauer er uden fortilfælde i mindst de sidste 800.000 år.
Når man går dybere tilbage i Jordens historie til Paleocen-Eocen-grænsen for omkring 55 millioner år siden, har forskere fundet geokemiske beviser for en massiv frigivelse af kulsyre ledsaget af betydelig opvarmning og opløsning af lavvandede karbonatsedimenter i havet. Selvom det er noget analogt med det, vi observerer i dag, skete denne frigivelse af kulsyre over flere tusinde år, meget langsommere end det, vi er vidne til i dag, hvilket giver tid til, at oceanerne delvist buffer ændringen. I den geologiske rekord, i perioder med hurtige miljøændringer, arter er akklimatiseret, tilpasset eller uddød. Koraller har gennemgået store udryddelsesbegivenheder i fortiden (såsom Permian-udryddelsen for 250 millioner år siden), og nye koralarter udviklede sig til at tage deres plads, men det tog millioner af år at genvinde tidligere niveauer af biodiversitet.
hvordan påvirker havforsuring havkemi?
havvand har en pH på 8,2 i gennemsnit, fordi det indeholder naturligt forekommende alkaliske ioner, der primært kommer fra forvitring af kontinentale klipper. Når havvand absorberer kulsyre fra atmosfæren, produceres kulsyre (Se boks 1), hvilket reducerer vandets pH. siden industrialiseringens begyndelse er den gennemsnitlige overflade hav pH faldet til omkring 8,1.
fordi pH-skalaen er logaritmisk (en ændring på 1 pH-enhed repræsenterer en ti gange ændring i surhedsgrad), repræsenterer denne ændring en 26 procent stigning i surhed over cirka 250 år, en hastighed, der er 100 gange hurtigere end noget, som havet og dets indbyggere har oplevet i titusinder af millioner år.
forsuring kan påvirke mange marine organismer, men især dem, der bygger deres skaller og skeletter af calciumcarbonat, såsom koraller, østers, muslinger, muslinger, snegle og fytoplankton og dyreplankton, de små planter og dyr, der danner bunden af den marine madbane.
disse “marine forkalkningsmidler” står over for to potentielle trusler forbundet med forsuring af havet: 1) deres skaller og skeletter kan opløses lettere, når havets pH falder, og havvand bliver mere ætsende; og 2) når CO2 opløses i havvand, ændres vandkemien således, at færre carbonationer, de primære byggesten til skaller og skeletter, er tilgængelige til optagelse af marine organismer. Marine organismer, der bygger skaller eller skeletter, gør det normalt gennem en intern kemisk proces, der omdanner bicarbonat til carbonat for at danne calciumcarbonat.
præcis hvordan havforsuring forsinker forkalkningshastigheder eller skaldannelse, er endnu ikke fuldt ud forstået, men flere mekanismer undersøges. De fleste hypoteser fokuserer på den ekstra energi, en organisme skal bruge til at opbygge og vedligeholde sine calciumcarbonatskaller og skeletter i et stadig mere ætsende miljø. I lyset af disse ekstra energiforbrug er eksponering for yderligere miljømæssige stressfaktorer (stigende havtemperaturer, faldende ilttilgængelighed, sygdom, tab af habitat osv.) vil sandsynligvis forværre problemet .
disse virkninger er allerede dokumenteret i mange marine organismer, især i tropiske og dybhavskoraller, som udviser langsommere forkalkningshastigheder under mere sure forhold. Virkningen på koraller er af stor bekymring, fordi de producerer massive calciumcarbonatstrukturer kaldet rev, der giver levested for mange havdyr, herunder kommercielt vigtige fisk-og skaldyrsarter, der bruger revene som planteskolegrunde. Koralrev er afgørende for mennesker som kilder til mad og medicin, beskyttelse mod storme og fokus for øko-turisme. Ud over koraller har undersøgelser vist, at forsuring forringer evnen hos nogle forkalkende plankton, små flydende planter og dyr i bunden af madbanen til at bygge og vedligeholde deres skaller. Forskere har også observeret øget larvedødelighed for flere kommercielt vigtige fisk og skaldyr.
Hvad kan vi forvente i fremtiden?
havforsuring forekommer med en hastighed 30 til 100 gange hurtigere end på noget tidspunkt i løbet af de sidste flere millioner år drevet af den hurtige vækstrate atmosfærisk CO2, der næsten er uden fortilfælde i geologisk historie. Ifølge Det Mellemstatslige Panel for klimaændringer (IPCC) forudsiger økonomiske og befolkningsscenarier, at atmosfæriske CO2-niveauer kan nå 500 ppm inden 2050 og 800 ppm eller mere ved slutningen af århundredet. Dette vil ikke kun føre til betydelige temperaturstigninger i atmosfæren og havet, men vil yderligere forsure havvand, hvilket reducerer pH en anslået 0,3 til 0,4 enheder med 2100, en 150 procent stigning i surhedsgrad over præindustrielle tider. Under forudsætning af et” business-as-usual ” IPCC CO2-emissionsscenarie projicerer forudsigelige modeller af havbiogeokemi, at overfladevand i de arktiske og sydlige oceaner vil blive undermættet med aragonit (en mere opløselig form for calciumcarbonat) inden for få årtier, hvilket betyder, at disse farvande vil blive meget ætsende for skaller og skeletter af aragonitproducerende marine forkalkningsmidler som planktoniske Marine snegle kendt som pteropoder.
selvom forsuring af havet først for nylig er opstået som et videnskabeligt spørgsmål, har det hurtigt rejst alvorlige bekymringer over de kortsigtede virkninger på marine organismer og havets langsigtede sundhed. Forskere vurderer, at i løbet af de næste par tusinde år vil 90 procent af menneskeskabte CO2-emissioner blive absorberet af havet. Dette kan potentielt påvirke biologiske og geokemiske processer såsom fotosyntese og næringsstofcykling, der er afgørende for marine økosystemer, som det menneskelige samfund og mange naturlige systemer er afhængige af. Samtidig vil marine organismer stå over for den enorme udfordring at tilpasse sig havforsuring, opvarmning af vand og faldende iltkoncentrationer under overfladen.