CU Boulder-forskare har utvecklat en metod som kan göra det möjligt för forskare att exakt förutsäga havets surhet upp till fem år i förväg. Detta skulle göra det möjligt för fiske och samhällen som är beroende av skaldjur som påverkas negativt av havsförsurningen att anpassa sig till förändrade förhållanden i realtid, förbättra ekonomisk säkerhet och livsmedelssäkerhet under de närmaste decennierna.

Tidigare studier har visat förmågan att förutsäga havets surhet efter några månader, men detta är den första studien som bevisar att det är möjligt att förutsäga variationer i havssurheten flera år i förväg. Den nya metoden, beskrivs i Naturkommunikation , erbjuder potential att förutsäga accelerationen eller avmattningen av havsförsurningen.

"Vi har tagit en klimatmodell och kört den som om du skulle ha en väderprognos, i huvudsak — och modellen inkluderade havskemi, som är extremt ny, sa Riley Brady, huvudförfattare till studien, och en doktorand vid Institutionen för atmosfäriska och oceaniska vetenskaper.

För denna studie fokuserade forskarna på California Current System, ett av fyra stora kustuppströmningssystem i världen, som löper från spetsen av Baja California i Mexiko hela vägen upp i delar av Kanada. Systemet stöder en fiskerinäring på miljarder dollar som är avgörande för den amerikanska ekonomin.

"Här, du har fysik, kemi, och biologi som alla ansluter för att skapa extremt lönsamt fiske, från krabbor hela vägen upp till stora fiskar, sa Brady, som också är doktorand vid Institutet för arktisk och alpin forskning (INSTAAR). "Att göra förutsägelser om framtida miljöförhållanden en, två, eller till och med tre år ut är anmärkningsvärt, eftersom det är den här typen av information som fiskeförvaltare kan använda."

California Current System är särskilt känsligt för havsförsurning på grund av att naturligt sura vatten stiger upp till ytan.

"Havet har gjort oss en stor tjänst, " sa studiens medförfattare Nicole Lovenduski, docent i atmosfäriska och oceaniska vetenskaper och chef för Ocean Biogeochemistry Research Group vid INSTAAR.

Havet absorberar en stor del av överskottet av koldioxid i jordens atmosfär som härrör från mänsklig aktivitet. Tyvärr, som ett resultat av att absorbera denna extra konstgjorda koldioxid – 24 miljoner ton varje dag – har haven blivit surare.

"Havsförsurningen pågår i en takt 10 gånger snabbare idag än någon gång under de senaste 55 miljoner åren, sa Lovenduski.

Inom decennier, forskare förväntar sig att delar av havet kommer att bli helt frätande för vissa organismer, vilket innebär att de inte kan bilda eller behålla sina skal.

"Vi förväntar oss människor i samhällen som förlitar sig på havets ekosystem för fiske, för turismen och för att livsmedelssäkerheten ska påverkas av havsförsurningen, sa Lovenduski.

Detta innebär problem för California Current System, med dess naturligt frätande vatten. Denna extra försurning kan pressa dess ömtåliga ekosystem över kanten.

Förmögenheten och frustrationen med att prognostisera

Människor kan enkelt bekräfta riktigheten av en väderprognos inom några dagar. Prognosen säger regn i din stad? Du kan titta ut genom fönstret.

Men det är mycket svårare att få mätningar i realtid av havets surhet och ta reda på om dina förutsägelser var korrekta.

Men den här gången, CU Boulder-forskare kunde dra nytta av historiska prognoser från en klimatmodell som utvecklats vid National Center for Atmospheric Research. Istället för att se framåt, de genererade prognoser från det förflutna med hjälp av klimatmodellen för att se hur väl deras prognossystem fungerade. De fann att klimatmodellens prognoser gjorde ett utmärkt jobb med att göra förutsägelser om havets surhet i den verkliga världen.

Dock, dessa typer av klimatmodellprognoser kräver en enorm mängd beräkningskraft, arbetskraft, och tid. Potentialen finns där, men prognoserna är ännu inte redo att vara fullt operativa som väderprognoser.

Och medan studien fokuserar på försurning i en region av det globala havet, det har mycket större konsekvenser.

Stater och mindre regioner gör ofta sina egna prognoser av havskemi i finare skala, med högre upplösning, fokuserat på kusten där fisket bedrivs. Men även om dessa mer lokala prognoser inte kan ta hänsyn till globala klimatvariabler som El Niño, denna nya globala förutsägelsemodell kan.

Detta innebär att denna större modell kan hjälpa till att informera om gränserna för de mindre modellerna, vilket kommer att avsevärt förbättra deras noggrannhet och utöka deras prognoser. Detta skulle göra det möjligt för fiske och samhällen att bättre planera för var och när de ska skörda skaldjur, och att förutsäga potentiella förluster i förväg.

"Under det senaste årtiondet, människor har redan hittat bevis på havsförsurning i strömmen i Kalifornien, " sa Brady. "Det är här just nu, och det kommer att vara här och alltid närvarande under de kommande decennierna."