Kustvatten spelar en viktig roll i kolets kretslopp genom att överföra kol till det öppna havet eller begrava det i våtmarksjordar och havssediment, visar en ny studie.

Laget, ledd av Raymond Najjar, professor i oceanografi vid Penn State College of Earth and Mineral Sciences, konstruerade den första kända kolbudgeten för Nordamerikas östkust från den södra spetsen av Nova Scotia, Kanada, till Floridas södra spets. De spårade flöden av organiskt och oorganiskt kol in i och ut ur kustvatten.

Cykling av kol i det öppna havet och på land har varit i fokus för mycket forskning, men kustvatten, som gränsar till de två områdena, har "fallit genom stolarna, sa Najjar.

"Kustvatten har en hel uppsättning problem som är svåra att brottas med, som tidvattnet som påverkar vissa områden två gånger om dagen, och detta har gjort det svårt att införliva detta område i kvantitativa modeller, ", sa han. "Vi insåg att det fanns en lucka där och trodde att vi borde utveckla en koldioxidbudget så att vi kunde se vad vi vet och inte vet."

Modeller är det primära sättet som forskare förutsäger framtida koldioxidnivåer i atmosfären, som i sin tur berättar hur mycket den globala yttemperaturen kan komma att stiga av växthuseffekten. Denna nya forskning hjälper till att fastställa hur kustvatten påverkar atmosfärens koldioxidnivåer och, i tur och ordning, klimat.

Najjar började denna forskning 2012 och har sedan dess samarbetat med 29 andra forskare som är specialiserade på olika aspekter av kustoceanografi. Teamet samlade in data från dussintals publicerade studier för att kvantifiera hur mycket kol som kommer in, går ut och förvandlas inom kustvatten i östra Nordamerika. De rapporterar i Global Biogeochemical Cycles att, av kolet som kommer in i kustvattnen från floder och atmosfären, cirka 20 procent är begravda medan 80 procent rinner ut i det öppna havet.

Studien delade in kustvatten i tidvattenvåtmarker, flodmynningar och kontinentalsockelvatten. Tidvattenvåtmarker och flodmynningar, trots att de är de minsta ekosystemen i studiedomänen med 2,4 procent och 9 procent av området, respektive, begravde majoriteten av regionens kol, laget hittade. Tidvattenvåtmarker begravde 42 procent av kolet i studien och flodmynningar begravde 38 procent, för totalt 80 procent av kolnedgrävningen i kustvatten.

Najjar tror att detta beror på det relativt grunda vattendjupet i tidvattenvåtmarker och flodmynningar, samt det faktum att floder tillför livsuppehållande kväve till dessa ekosystem.

"Sättet kol begravs börjar vanligtvis med fotosyntes, genom vilken koldioxid omvandlas till organiskt material i form av plankton, kärrgräs, mangrove, eller sjögräs, ", sa han. "Slutligen dör det materialet och lägger sig till botten. Men kontinentalsockelns vatten är djupare än tidvattenvåtmarker och flodmynningar, så det finns mer tid för bakterier och andra djur att konsumera detta döda ämne innan det kan begravas."

Kolbegravning är ett viktigt mått när det gäller att förutsäga framtida atmosfäriska koldioxidnivåer eftersom, när kol är i sedimenten, den har potential att stanna kvar och inte bidra till växthuseffekten. Dock, kustzonens bräcklighet, Najjar sa, kan ge anledning till oro.

"När havsnivån fortsätter att stiga och stör kusterna, en del av det begravda kolet kan andas ut och släppas ut i atmosfären i form av koldioxid, " han sa.

Teamet använde massbalansmetoden för sina beräkningar, som antar att den totala mängden kol som kommer in i ett system är lika med mängden som lämnar ett system. Koldioxidcykling inom kustvatten är komplex och teamet försökte identifiera hur kol flödar in i och ut ur tidvattenvåtmarker, hylla vatten och flodmynningar. Teamet sammanställde data från många studier och syntetiserade för första gången observationer och numeriska modeller för att utveckla en sammanhållen bild av kolets kretslopp i en stor kustregion. Forskarna identifierade också kolflöden där ytterligare forskning skulle behövas för att minska osäkerheter, inklusive utbyte av kol mellan hyllans vatten och det öppna havet.

Najjar arbetar nu med forskare för att skapa en koldioxidbudget som inkluderar Mexikanska golfen, samt en koldioxidbudget för den västra nordamerikanska kusten.