Fördjupning kolomvandling

En del växtplankton blir uppätna av djurplankton, en del dör ”åldersdöden”.  Växtplankton äts av fisk, som i sin tur äts av andra djur som fiskar, fåglar, sälar, etc och dessa djur äts av andra djur.  Oavsett hur plankton dör kommer en del av det organiska materialet med sitt kolinnehåll att tillföras vattnet som partiklar som sjunker mot botten.  Dött organiskt material bryts ner av bakterier, både i havsvattnet och på sedimentytan (på botten).  Vid denna nedbrytning frigörs oorganiskt kol och näringsämnen tillbaks till vattnet och kan, om vattnet blandas om, åter föras upp till ljuset i ytvattnet där ny primärproduktion kan ske.

Biologisk primärproduktion och sedimentation (partiklarna av organiskt material sjunker ner i vattendjupet) av det bildade organiska materialet bidrar till att transportera kol från ytvattnet till djupare vatten.  Ett resultat av detta är att ytvattnen under sommaren blir kraftigt undermättade på koldioxid (vilket är den form av löst oorganiska kol som tas upp av plankton) och kommer därför att hjälpa till och driva en transport av koldioxid från luften till havet, man säger att havet är en sänka för koldioxid.

En annan process som hjälper till och driva transporten av kol från atmosfären till havet är avkylning.  När vatten från Nordatlanten strömmar efter Norges kust upp mot, och in i den Arktiska Oceanen så kyls även vattnet av.  Kallt vatten kan lösa mer gas än ett varmt vatten och därför kan det kalla vattnet lösa (ta upp) mer koldioxid än det varma.  Vi har alltså två processer, primärproduktion och avkylning, som hjälper till och transportera koldioxid från luften till den Arktiska Oceanen.  Men när vattnet väl har nått havsisen och strömmat in under denna är det mycket svårt för utbyte av gaser mellan vatten och luft.  Därför finner vi stora områden i de centrala delarna av Arktiska Oceanen där ytvattnet är undermättad på koldioxid just för att havsisen har hindrat det från att ta upp koldioxid från atmosfären.  Denna situation håller på och ändras nu när havsisutbredningen minskar under sommaren.  Inte bara har ytvattnet lättare för att ta upp koldioxid från atmosfären, det blir också större områden som blir isfria och därmed tränger mer ljus ner i ytvattnet och vi får en kraftigare primärproduktion.  Denna konsumerar koldioxid och bidrar ytterligare till en transport av koldioxid från luften till havet.

Den största transporten av kol, ex koldioxid, i Arktiska Oceanen sker dock med vattencirkulationen.  I Arktis strömmar inte bara vattnet horisontellt utan även vertikalt med så kallad djupvattenbildning .  Djupvattenbildningen transporterar stora mängder löst kol från ytan mot djupet, men detta har skett på samma sätt under många århundraden.  Däremot har havets ytvatten tagit upp koldioxid som människan tillfört luften genom förbränning av fossila bränslen, vilket medfört att halten löst oorganiskt kol är högre idag än för ett par hundra år sedan. Djupvatten-bildningen hjälper till att transportera bort detta överskott (antropogena) av löst oorganiskt kol från kontakten med luften och hjälper därför till att hålla nere halten koldioxid i luften.

koletskretslopp

En schematisk illustration av kolomvandlingen i de Arktiska shelfhaven. En annan kolförening som är av stort intresse ur klimatsynpunkt är metan.  Det finns mycket stora mängder metan i bottnarna under shelfhaven.  Denna bildades när stora mängder vatten var bundet till inlandsis och därmed var havsytan mer än 50 meter lägre.  Vid den situationen var de största delarna av de Sibiriska shelfhaven torrlagda och utsatta för låga temperaturer.  Detta i kombination med nedbrytning av organiskt material under syrefri miljö resulterade i metanproduktion under den frusna ytan. Eftersom den frusna ytan bildar ett lock samlas metanen under detta samtidigt som kylan sprider sig neråt. Kombinationen av hög koncentration av metan, kyla och högt tryck (som det alltid är nere i marken) gör att så kallade metanhydrater bildades.  Här har de legat i årtusenden medan inlandsisen smälte och delar av detta land (tundran) blev täckta med vatten.  Resultatet är att stora delar av bottnarna i de Sibiriska shelfhaven är frusna, till stor del fruset vatten, men djupare även fruset metan.

Eftersom havsvatten som kallast kan bli strax över -2oC är det betydligt varmare än då permafrosten bildades (eller vad medeltemperaturen på land är på i dessa områden) vilket innebär att en temperatur kring noll sprider sig ner i bottnarna under dess shelfhav.  Vattnet kan fortfarande vara kring fryspunkten (alltså fruset) men när denna ”värmepuls” når fruset metan så kommer det att ”smälta” då det har en betydligt lägre fryspunkt än vatten.  Om överliggande bottnar förlorar sin ”lockkapacitet” kommer då det ”smälta” metanet att bubbla upp mot sedimentytan och vidare genom vattnet för att till slut nå luften.  Ett sådant läckage sker i liten omfattning nu och har säkert gjort det under ganska lång tid, även om vi inte vet hur lång tid.  Men det finns gott om strukturer i sedimentet av ”vulkanform” som tyder på att stora gasbubblor läckt ut och tryckt undan en del av sedimentet.  Dessa former finner man både efter Sibiriens kust och norr om Kanada.

kolet2
Figur från: Paull, et al. (2007), Origin of pingo-like features on the Beaufort Sea shelf and their possible relationship to decomposing methane gas hydrates, Geophys. Res. Lett., 34, L01603, doi:10.1029/2006GL027977.
kolet3
De Arktiska shelfsedimenten genomgår en dramatisk temperaturhöjning som orsakas av havsytehöjningen när inlandsisarna smälte. Detta medförde att relativt varmt vatten täckte permafrosten i bottnarna av de Arktiska shelfhaven. En temperaturpuls om mer än 10oC penetrerar långsamt ner i bottensedimenten och bidrar till tining av såväl gashydrater som permafrost.

Havet påverkar

 Havets påverkan på land

Det Arktiska havet påverkar förhållandena på land via två vägar. Den direkta är att havsvågorna har stor betydelse för erosion av kustlinjen. Numera minskar mängden havsis och havsis som bildas på hösten når land allt senare på året. Detta har resulterat i att höststormarnas vågor som tidigare bröt mot havsisen nu bryter mot land, och därmed orsakas en mycket snabbare erosion än tidigare. Detta har blivit ett stort problem för många bosättningar längs Arktis kuster då en del byggnader kommit så nära kustlinjen att de till och med rasat ner i havet.

Den andra vägen för havets påverkan på land går via atmosfären. Här finns flera exempel som rör transport av gaser, vattenånga och energi. Energiöverföringen från havet varierar på grund av att havens reflektionsförmåga (albedo) ändras med hur mycket havsis respektive öppet vatten det finns. Detta påverkar värmeflödet till atmosfären som i sin tur påverkar värmeflödet till land. Denna påverkan sker även åt andra hållet då albedo på land påverkar värmeflödet till atmosfären som i sin tur påverkar värmeflödet från atmosfären till havet. Detta är ett typexempel på nära koppling i klimatsystemet, det vill säga exempel på att förhållanden i två olika medier starkt kan påverka varandra.

Vattenånga kan transporteras från havet till land eftersom havsvatten som avdunstar kan falla som nederbörd över land. Likadant är det med gaser. De som avges från havet till luften kan transporteras vidare in över land. De gaser som inte stannar kvar i luften kommer antagligen att åter tas upp av havet eller av land och då oftast av växtligheten.

 Havets påverkan på atmosfären

Alla har kanske hört termerna havsklimat och inlandsklimat. Även här hemma skiljer sig klimatet vid kusten från det i inlandet. Just havsklimatet är en effekt av havets påverkan på luften. Luftmassor som kommer in från havet har ofta ungefär samma temperatur som havets ytvatten. Detta leder till att temperaturen vintertid blir högre vid kusten jämfört med inlandet. På sommaren blir det tvärtom svalare vid kusten. Havet är en mycket större värmereservoar än atmosfären. Värmen i en vattenkolumn som är 2.5 m hög  motsvarar värmen i hela atmosfären, eller utryckt på ett annat sätt: om man sänker temperaturen med en grad i 2.5 meter vatten räcker motsvarande värme till att höja temperaturen i hela atmosfären med en grad. Det istäckta Arktis tenderar under vintern att få ett mellanting mellan inlands och kustklimat. Det blir sällan så extremt kallt över isen som på vissa platser i centrala Sibirien eller Alaska. Detta beror på att det läcker upp en del värme från havsvattnet genom isen och i sprickor mellan flaken. Man bör tänka på att havet är relativt varm i detta sammanhang även om temperaturen är vid fryspunkten ca -1.7 oC jämfört med luften som kan vara -30 oC. Nära kusterna på sommaren kan lufttemperaturen gå upp till flera plusgrader där havet är öppet och värms upp av solen.

Havet påverkar också molnbildning i atmosfären. Genom avdunstning tillförs vattenånga från havet till atmosfären vilket påverkar mängden vattenånga och hur mycket moln som kan bildas. En dramatisk påverkan av havet på atmosfären får man i Arktis när kalla luftmassor från kontinenterna eller den centrala istäckta bassängen strömmar ut över områden med öppet hav. När den kalla luften får kontakt med vattnet, som är mycket varmare än luften, kan man få stora värmeflöden på upp mot 1000 W/m2. Detta ger en snabb uppvärmning av luftmassan nära ytan som tenderar att bli instabil och blandas om uppåt samtidigt som det tillförs vattenånga och det blir kraftig molnbildning.

 Havets påverkan på isen 

Alla har kanske hört termerna havsklimat och inlandsklimat. Även här hemma skiljer sig klimatet vid kusten från det i inlandet. Just havsklimatet är en effekt av havets påverkan på luften. Luftmassor som kommer in från havet har ofta ungefär samma temperatur som havets ytvatten. Detta leder till att temperaturen vintertid blir högre vid kusten jämfört med inlandet. På sommaren blir det tvärtom svalare vid kusten. Havet är en mycket större värmereservoar än atmosfären. Värmen i en vattenkolumn som är 2.5 m hög  motsvarar värmen i hela atmosfären, eller utryckt på ett annat sätt: om man sänker temperaturen med en grad i 2.5 meter vatten räcker motsvarande värme till att höja temperaturen i hela atmosfären med en grad. Det istäckta Arktis tenderar under vintern att få ett mellanting mellan inlands och kustklimat. Det blir sällan så extremt kallt över isen som på vissa platser i centrala Sibirien eller Alaska. Detta beror på att det läcker upp en del värme från havsvattnet genom isen och i sprickor mellan flaken. Man bör tänka på att havet är relativt varm i detta sammanhang även om temperaturen är vid fryspunkten ca -1.7 oC jämfört med luften som kan vara -30 oC. Nära kusterna på sommaren kan lufttemperaturen gå upp till flera plusgrader där havet är öppet och värms upp av solen.

Havet påverkar också molnbildning i atmosfären. Genom avdunstning tillförs vattenånga från havet till atmosfären vilket påverkar mängden vattenånga och hur mycket moln som kan bildas. En dramatisk påverkan av havet på atmosfären får man i Arktis när kalla luftmassor från kontinenterna eller den centrala istäckta bassängen strömmar ut över områden med öppet hav. När den kalla luften får kontakt med vattnet, som är mycket varmare än luften, kan man få stora värmeflöden på upp mot 1000 W/m2. Detta ger en snabb uppvärmning av luftmassan nära ytan som tenderar att bli instabil och blandas om uppåt samtidigt som det tillförs vattenånga och det blir kraftig molnbildning.

Polarforskningssekretariatet 2016

Den här webbplatsen använder kakor. Mer information

Dina kakinställningar för denna webbplats är satt till "tillåt kakor" för att ge dig den bästa upplevelsen. Om du fortsätter använda webbplatsen utan att ändra dina inställningar för kakor eller om du klickar "Acceptera" nedan så samtycker du till detta.

Stäng