St. Lawrencebukten har värmts upp och förlorat syre snabbare än nästan någon annanstans i de globala haven. Den breda, biologiskt rika vattenvägar i östra Kanada dränerar Nordamerikas stora sjöar och är populär bland fiskebåtar, valar och turister.

En ny studie ledd av University of Washington tittar på orsakerna till denna snabba deoxygenering och kopplar den till två av havets mest kraftfulla strömmar:Golfströmmen och Labradorströmmen. Studien, publicerad 17 september in Naturens klimatförändringar , förklarar hur storskaliga klimatförändringar redan gör att syrehalterna sjunker i de djupare delarna av denna vattenväg.

"Området söder om Newfoundland är en av de mest samplade regionerna i havet, " sa första författaren Mariona Claret, en forskarassistent vid UW:s Joint Institute for the Study of the Atmosphere and Ocean. "Det är också ett mycket intressant område eftersom det är vid korsningen där två stora, större strömmar samverkar."

Kanadas fiskemyndighet har spårat stigande salthalt och temperatur i St. Lawrence-regionen sedan 1920. Syre har bara övervakats sedan 1960, och den fallande trenden skapar oro.

"Observationer i själva inre viken av St. Lawrence visar en dramatisk syreminskning, som når hypoxiska tillstånd, vilket betyder att det inte fullt ut kan stödja marint liv, sa Claret.

Syreminskning har setts påverka atlantisk varg, Claret sa, och hotar atlantisk torsk, snökrabbor och hälleflundra som alla lever i djupet.

"Syrgasminskningen i denna region har redan rapporterats, men det som inte utforskades tidigare var den bakomliggande orsaken, sa Claret, som gjorde jobbet vid Kanadas McGill University.

Forskningen bekräftar en färsk studie som visar att, eftersom koldioxidnivåerna steg under det senaste århundradet på grund av mänskliga utsläpp, Golfströmmen har förskjutits norrut och Labradorströmmen har försvagats. Den nya tidningen finner att detta orsakar mer av Golfströmmens varma, salt och syrefattigt vatten för att komma in i St. Lawrence Seaway.

Den nya studien använder utdata från NOAA:s Geophysical Fluid Dynamics Laboratory-modell, en högupplöst datormodell som simulerar världshaven med en datapunkt var 8:e kilometer (5 miles). Denna simulering tog nio månader att köra med 10, 000 beräkningsnoder – enorma, även enligt de globala klimatmodellernas standarder.

Med denna precision, virvlar och detaljer om kusten som kan påverka havscirkulationen börjar dyka upp. Modellproduktion i kombination med de historiska observationerna visar att när koldioxidnivåerna ökar, Golfströmsvatten ersätter Labrador Havsvatten i de djupare delarna av St. Lawrencebukten.

Vattnet som bärs av Labradorströmmen har försvunnit av stormar i Labradorhavet, och så blandas luft som absorberas vid ytan långt under ytan. Golfströmmen, dock, är mer stratifierad i stabila horisontella lager; det översta lagret innehåller syre från luften ovanför, men lägre lagers syre har förbrukats av marint liv. Vad mer, den varmare golfströmmen är lika tät på ett större djup, så djupare, fler syreberövade lager från Golfströmmen följer samma täthetsväg som tas av syrerikt ytvattennära vatten från Labradorströmmen.

"Vi relaterar en förändring av syre vid kusten till en förändring av storskaliga strömmar i det öppna havet, sa Claret.

I modellen, förändringen i den storskaliga havscirkulationen som orsakar uppvärmning och deoxygenering i Saint Lawrencebukten motsvarar också en nedgång i Atlantic Meridional Overturning Circulation, ett havscirkulationsmönster som är känt för att starkt påverka klimatet på norra halvklotet.

"Att kunna koppla samman kustförändringarna med Atlantic Meridional Overturning Current är ganska spännande, " tillade Claret.

Analyser visar att hälften av syrefallet som observerats djupt i St. Lawrencefloden bara beror på det varmare vattnet, som inte kan hålla så mycket syre. Den andra hälften beror sannolikt på andra faktorer, såsom biologisk aktivitet i de två strömmarna och inne i kanalen. Vad som händer härnäst är okänt, sa Claret. Syrenivåerna i St. Lawrence kommer att bero på mycket större frågor, Hon sa, som hur mycket koldioxid människor kommer att släppa ut i atmosfären under de kommande decennierna, och hur storskaliga havsströmmar kommer att reagera.