Avtagande havsis nära den arktiska kusten lämnar mer öppet vatten nära kusten för vindar att skapa vågor. Den ökade vågverkan når ner och rör upp sediment på grunda kontinentalsockel, släpper ut radium och andra kemikalier som förs upp till ytan och svepas bort i det öppna havet av strömmar som Transpolar Drift. En ny studie fann överraskande bevis för att klimatförändringar snabbt orsakar kustförändringar i Arktis som kan ha betydande effekter på arktiska näringsvävar och djurpopulationer. Kredit:Natalie Renier, Woods Hole oceanografiska institution
Forskare har hittat överraskande bevis på snabba klimatförändringar i Arktis:Mitt i Ishavet nära Nordpolen, de upptäckte att nivåerna av radium-228 nästan har fördubblats under det senaste decenniet.
Fyndet indikerar att storskaliga förändringar sker längs kusten - eftersom källan till radium är landet och de grunda kontinentalsocklarna som omger havet. Dessa kustförändringar, i tur och ordning, kan också leverera mer näringsämnen, kol, och andra kemikalier i Ishavet och leder till dramatiska effekter på arktiska näringsvävar och djurpopulationer.
Forskargruppen, leds av Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), misstänker att smältande havsis har lämnat mer öppet vatten nära kusten för vindar att skapa vågor. Vågverkan når ner till de grunda hyllorna och rör upp sediment, frigör radium som förs till ytan och bort i det öppna havet. Samma mekanism skulle sannolikt också mobilisera och leverera mer näringsämnen, kol, och andra kemikalier i Ishavet, främja tillväxten av plankton i botten av näringskedjan. Den där, i tur och ordning, kan få betydande effekter på fiskar och marina däggdjur och förändra det arktiska ekosystemet.
Studien publicerades 3 januari, 2018, i journalen Vetenskapens framsteg . Forskargruppen inkluderade Lauren Kipp, Matthew Charette, och Paul Henderson (WHOI), Willard Moore (University of South Carolina), och Ignatius Rigor (University of Washington).
Forskare har länge använt radium-228 för att spåra flödet av material från land och sediment till havet. Det är en naturligt förekommande isotop som produceras av det radioaktiva sönderfallet av torium i sediment. Men till skillnad från torium, det löser sig i vatten, där forskare kan spåra källorna, belopp, priser, och riktningen för dess flöde, sa Kipp, som är huvudförfattare till studien och doktorand i MIT-WHOI Joint Program in Oceanography.
Kipp ledde insatserna för att mäta radium på 69 platser från den västra kanten av Ishavet till polen på en två månader lång resa ombord på isbrytaren Healy sommaren 2015. Kryssningen var en del av det internationella GEOTRACES-programmet, som syftar till att mäta kemiska spårämnen i världshaven för att förstå havscirkulationen och ge en baslinje för att bedöma framtida kemiska förändringar i haven. Det amerikanska GEOTRACES-programmet och denna studie finansieras båda av National Science Foundation.
Forskare ombord på isbrytaren Healy mätte havsvattenkemin över Ishavet och fann att nivåerna av radium-228 nästan har fördubblats under det senaste decenniet mitt i havet. Radium transporterades från land och grunda kontinentalsockel av strömmar som Transpolar Drift. Det överraskande fyndet är bevis på att snabba klimatförändringar orsakar storskaliga förändringar längs den arktiska kusten, som avtagande havsis. Dessa kustförändringar, i tur och ordning, kan också leverera mer näringsämnen, kol, och andra kemikalier i Ishavet och har betydande effekter på det arktiska näringsnätet. Kredit:Natalie Renier, Woods Hole Oceanographic Institiution
Till deras förvåning, forskargruppen fann att koncentrationerna av radium-228 i centrala Ishavet hade ökat avsevärt sedan mätningarna senast gjordes 2007. Vad var dess källa och varför hade den ökat?
Teamet undersökte banorna för havsisen som driver i havet och såg ett mönster av is – och därmed vatten – strömma norrut från Rysslands vidsträckta norra kust mot mitten av Ishavet, där radiumhalterna hade ökat. Mönstret i linje med Transpolar Drift, en kraftfull ström som flyter i samma riktning som kan transportera radium från kustnära källor.
De drog slutsatsen att överskottet av radium måste ha kommit från sediment på den östsibiriska arktiska hyllan utanför Ryssland, den största kontinentalsockeln på jorden. Det är relativt grunt, med ett genomsnittligt djup på 170 fot, men den sträcker sig 930 miles utanför kusten och innehåller en stor reservoar av radium och andra kemiska föreningar.
Något måste ha förändrats längs kusten för att förklara den dramatiska ökningen av radium mitt i Ishavet. Forskarna har en teori om att en värmande arktisk miljö har minskat havsisen, möjliggör mer vågverkan som rör upp sediment och mobiliserar mer radium.
Men det finns andra möjliga bidragande faktorer som orsakar förändringar över hyllan, säger forskarna. Mer vågverkan kan också orsaka mer kustlinjeerosion, lägga till mer markbundet sediment i havet. Uppvärmande temperaturer kan tina permafrost, frigör mer material i havet, och ökande flod- och grundvattenavrinning kan bära mer radium, näringsämnen, kol, och annat material till Arktis.
"Fortsatt övervakning av hylltillförsel till arktiska ytvatten är därför avgörande för att förstå hur det förändrade klimatet kommer att påverka kemin, biologi, och ekonomiska resurser i Ishavet, ", skrev studiens författare.
Datatäckningen över den östsibiriska hyllan är för närvarande mycket begränsad, så det är viktigt att genomföra fler studier i denna region för att lokalisera de direkta orsakerna till den ökade hyllinsatsen och möjliggöra framtida övervakning. "Bevis från Kipp och medarbetare för betydande pågående förändringar i den kemiska miljön i Norra ishavet understryker behovet av ihållande studier av dessa förändringar och av de processer som är involverade, sa Bob Anderson, en Ewing-Lamont forskningsprofessor vid Lamont-Doherty Earth Observatory vid Columbia University och chef för U.S. GEOTRACES Program Office. "Det skulle vara fantastiskt om relaterade ansträngningar från marina geokemister i Ryssland kunde integreras med framtida studier av andra nationer, till exempel inom ramen för det internationella GEOTRACES-programmet."
