Status
Forenklet sagt, har man ment at havisdekket begrenser utveksling av gasser mellom hav og atmosfære, samt at det også begrenser primærproduksjonen i området – som også påvirker gassutveksling. De senere års forskning har vist at dette ikke stemmer helt, siden det er flere prosesser assosiert med havis som øker gassutvekslingen. Forskere jobber med å tallfeste effektene av alle de forskjellige prosessene for å lage bedre beregninger av utviklingen i havforsuring i Arktis.
Det kan løse seg opp mer CO2 i kaldt vann enn i varmere vann, derfor er det et særskilt fokus på Arktis med hensyn til havforsuring. I tillegg gjør lysforholdene (døgnkontinuerlig lys) at planteplankton er mer kontinuerlig aktive gjennom døgnet, noe som også gir utslag i mindre døgnvarasjoner i pH. Det er i disse områdene mer interessant å studere de årlige svingningene i planteplanktonets effekt på pH i de øverste vannlag. Det er også dokumentert stor romlig variasjon i pH i Barentshavet, som kan skyldes oksidasjon av organisk materiale tilført fra land og elver.
Arktis er det området på jorda der det ventes at vi først kan studere effekter av havforsuring. Det er ventet at det er ved høyere breddegrader at havet først vil bli undermettet på kalsiumkarbonat. Faktisk er det allerede målt sesongmessig undermetning for aragonitt i overflaten av de nordlige deler av Polhavet, og modelleringer viser forventninger om konstant undermetning ved midten av dette århundret.
Sommerisens volum i Arktis har blitt dramatisk redusert over få tiår, noe som har ført til akselerert opptak av CO2 i Polhavet, samtidig som brakkvannet fra smeltingen er fattig på kalsiumioner (Ca2+). Økende avrenning fra elver, hvor elvevannet også har lavt kalsiuminnhold, bidrar også til undermetning av aragonitt i overflatevannet. Forskere mener vi nå er på full fart mot et tipping point for aragonitt i Polhavet.
Global oppvarming kan potensielt destabilisere store mengder metanhydrater (frossent metan) som er lagret i sedimentene i havbunnen, spesielt i kontinentalskråningene. Dette vil føre til at metan frigjøres til vannsøyla og atmosfæren, noe som øker sårbarheten for havforsuring i Arktis. I Østsibirhavet er det allerede observert store mengder metan som lekker ut fra havbunnen.
Hva er havforsuring?
Begrepet havforsuring brukes om den pågående reduksjonen i havvannets pH, forårsaket av økte konsentrasjoner av CO2 i atmosfæren. Havforsuring skyldes utslipp av fossilt CO2 til atmosfæren. Store mengder av gassen blir oppløst i havvannet som karbonsyre og gjør havet surere.
De siste 200 årene har havene tatt opp ca. en fjerdedel av den menneskeskapte CO2, og gjennomsnittlig surhet i havoverflaten har økt med 26 prosent på verdensbasis.
Undermetning av kalsiumkarbonat
Kalsiumkarbonater er viktige byggesteiner for skalldannende organismer i havet. Dette stoffet kommer i to former – kalsitt og aragonitt – som begge har sin metningshorisont.
Når havvannet er overmettet på disse to formene vil det lette skalldannelsen hos organismer. I motsatt fall, om havvannet er undermettet vil vannet løse opp skall av aragonitt eller kalsitt og skalldannelse blir mer krevende eller umulig.
Undermetning av kalsiumkarbonat
Kalsiumkarbonater er viktige byggesteiner for skalldannende organismer i havet. Dette stoffet kommer i to former – kalsitt og aragonitt – som begge har sin metningshorisont.
Når havvannet er overmettet på disse to formene vil det lette skalldannelsen hos organismer. I motsatt fall, om havvannet er undermettet, vil vannet løse opp skall av aragonitt eller kalsitt og skalldannelse blir mer krevende eller umulig.
Kalsiumkarbonat er lettere oppløselig ved lavere temperaturer og økende trykk, derfor dannes metningshorisonten ved et visst dyp som varierer i de ulike havområdene. Under denne horisonten vil kalsiumkarbonat løses opp, og over den kan det dannes. Aragonitt og kalsitt har ulike metningshorisonter, hvor aragonitt er den lettest oppløselige og dermed vil ha en metningshorisont på grunnere vann enn kalsitt har. Når stadig mer CO2 tilføres fra atmosfæren til havet, stiger metningshorisontene for begge typer kalsiumkarbonat, med den følge at det blir dårligere forhold for skalldannende organismer. Spesielt kaldtvannskoraller som lever på dypt vann rammes av dette.
Laboratorie- og feltstudier viser at både planktoniske og bentiske (bunnlevende) arter opplever reduserte kalsifiseringsrater? ved redusert pH. Det koster dem mer energi å bygge skallene, samt at skallene kan være mindre robuste, noe som i begge tilfeller kan ha konsekvenser for overlevelse og reproduksjon.
Kjemien i havforsuringen
Hvor surt havet blir, bestemmes av konsentrasjonen av hydrogenioner og karbonationer i havet. Jo større mengde hydrogenioner og mindre mengde karbonationer, jo surere vann og lavere pH.
Karbonatsystemet
Kalsiumkarbonat løses opp om likningen leses fra venstre til høyre, og dannes om likningen leses andre veien. Denne prosessen gjør at havet kan ta opp store andeler av den atmosfæriske CO2 uten at pH reduseres dramatisk. Men bufferkapasiteten har sin begrensning, og det er forventninger om at når denne effekten etter hvert avtar vil forsuringseffekten på grunn av CO2-konsentrasjonen i atmosfæren forsterkes. Illustrasjon: Norsk Polarinstitutt (etter figur av University of Maryland)
Når CO2 løses i overflatevannet dannes en svak karbonsyre, også kjent som kullsyre. Kullsyren splittes så opp i bikarbonationer og hydrogenioner. Frigivelsen av hydrogenioner reduserer pH i vannet. De koples også sammen med karbonationer og danner flere bikarbonationer.
Hvor surt havet blir, bestemmes av konsentrasjonen av hydrogenioner og karbonationer i havet. Jo større mengde hydrogenioner og mindre mengde karbonationer, jo surere vann og lavere pH.
Det er dette som kalles karbonatsystemet, som gir sjøvann sin bufrende kapasitet. Dette vil si at økningen i oppløst CO2 er mindre enn mengden CO2 som faktisk tas opp av havet.
Effekter av havforsuring
Havforsuring kan potensielt påvirke store deler av livet i havet, gjennom direkte og indirekte effekter. Havforsuring kan gi problemer for dyr som er avhengige av kalk til å bygge skall eller skjelett. Både planktonarter, reker, hummer, snegl, muslinger, sjøstjerner, kråkeboller og koraller er utsatt. I verste fall kan mange arter dø ut eller bli utkonkurrert av andre arter som tåler forsuringen bedre.
