Orsakskedjan som förbinder stigande koncentrationer av växthusgaser i atmosfären till den marina biotan har gjorts tydligare av den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) rapport "Special Report on Climate Change and Oceans and the Cryosphere". Den släpptes den 25 september och undersöker effekterna av ökande koncentrationer av växthusgaser på de globala haven och polarisarna.

Medan IPCC tidigare har betraktats som konservativt när det gäller miljöförändringar som tvingats fram av klimatförändringar, den nya forskningssammanfattningen har en mer orolig ton.

Sonya Dyhrman, en mikrobiell oceanograf vid Lamont-Doherty Earth Observatory och en vetenskapsman knuten till Center for Climate and Life, är intresserad av förhållandet mellan växtplankton, de primära producenterna av havets solbelysta djup, och deras geokemiska miljö.

Vid förfrågan i början av september, Dyhrman hade inte läst utkastet till IPCC-rapporten som läcktes i augusti till en fransk nyhetsbyrå. Men hennes svar på frågan "Hur har det gått för det marina växtplanktonsamhället som svar på förändringar i den fysiska miljön som kan hänföras till antropogena klimatförändringar?" förebådade innehållet i rapporten.

"Det finns inget kort svar om växtplankton och det framtida havet, men de är uppenbarligen kritiskt viktiga för kolkretsloppet och näringsnäten. Även om det redan finns några tydliga förändringar i havets pH och temperatur - förändringar i primärproduktion och artsammansättning är mycket svåra att spåra på något heltäckande sätt - så att upptäcka förändringar på grund av klimatet är en utmaning."

I den nio sidor långa sammanfattningen som inleder kapitel fem i IPCC-rapporten, författarna säger "Som svar på havsuppvärmningen och ökad stratifiering, Näringskretsloppen i öppna havet störs och det finns hög tilltro till att detta har en regionalt varierande inverkan på primärproducenterna."

För att IPCC ska kunna förklara "högt förtroende" måste det finnas robusta bevis och mycket överensstämmelse mellan datakällor.

IPCC-rapporten identifierar två trender i havet, uppvärmning och försurning, eftersom hydrosfären absorberar både värme och koldioxid från atmosfären. Författarna säger hårt, "Havet har värmts oförminskat sedan 2005, att fortsätta de tydliga flerdekadala havsuppvärmningstrenderna som dokumenterats i IPCC:s femte utvärderingsrapport (AR5)." Inte bara har försurning visats via flera datamängder och modeller har ökat utan takten för koldioxidupptagningen har accelererat under de senaste två decennierna. atmosfäriska koncentrationer har stigit.

Som en konsekvens av uppvärmning och andra fysikaliska och biogeokemiska processer (inklusive sjunkande pH) minskar syrehalten i det öppna havet, mycket troligt med 0,5 till 3,3 procent mellan 1970 och 2010, enligt rapporten. Minskningen av tillgängligt syre tyder på att miljöförändringar påverkar primärproducenterna, som omvandlar koldioxid till syre som en biprodukt av cellunderhåll och tillväxt.

"De två huvudfrågorna, sa Dyhrman, "centrera kring hur mycket primärproduktionen kommer att förändras och hur artsammansättningen kommer att förändras och över vilka tidsskalor. Modelleringsbaserade förutsägelser varierar mycket, delvis eftersom det fortfarande finns stora kunskapsluckor angående drivkrafterna för växtplanktondynamik och hur de kommer att förändras i framtiden. "

Dyhrman hänvisade till en nyligen genomförd studie av havsfärger av Stephanie Dutkiewicz från MIT och flera medförfattare. Studien använde satellitobservationer som samlats in sedan slutet av 1990-talet för att modellera förändringar i havsfärger orsakade av förändringar i växtplanktonsamhället. År 2100 föreslår modellen att hav på låg latitud kommer att vara blåare på grund av en minskning av antalet växtplankton. I kontrast, fortsatt uppvärmning kommer att göra att oceanerna på hög latitud blir grönare när fler mångfaldiga och tätare växtplanktonsamhällen utvecklas.

"Förändringar i artsammansättning kan låta obetydliga, " sade Dyhrman, "men vi kan av misstag välja skadliga arter, och vi kan alla inse att en sådan förändring av primärproducenter på land är en stor sak – till exempel, gräsmarker stödjer ett helt annat ekosystem än en skog."

Enligt IPCC-rapporten "den observerade hastigheten för räckviddsförskjutningar sedan 1950-talet och dess mycket sannolika räckvidd uppskattas till 51,5±33,3 kilometer (32 miles) per decennium och 29,0±15,5 kilometer (18 miles) per decennium för organismer i epipelagiska och havsbottenekosystemen, respektive. Riktningen för majoriteten av förändringarna av epipelagiska organismer överensstämmer med ett svar på uppvärmningen."

Förutom störningar orsakade av räckviddsförskjutning, IPCC-rapporten föreslår, "Havens uppvärmning och förändringar i primärproduktionen under 1900-talet är relaterade till förändringar i produktiviteten hos många fiskbestånd, med en genomsnittlig minskning på cirka 3 procent per decennium i befolkningspåfyllning och 4,1 procent (mycket sannolikt intervall på 9,0 procents minskning till 0,3 procents ökning) i maximal fångstpotential. Artsammansättningen av fiskefångster sedan 1970-talet i många ekosystem i världens hyllhav domineras i allt högre grad av varmvattenarter."

"Vissa modeller, sa Dyhrman, citerar en studie från 2018 av J. Keith Moore och andra, "föreslå stora minskningar av primärproduktionen och därmed fiskbestånden till 2030 med en omfördelning av de näringsämnen som driver primärproduktionen. Detta är inte på något sätt en säkerhet, men är utan tvekan ytterligare ett skäl att se vårt föränderliga klimat som den kris som det är."

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.