Bland jordens största allierade i kampen mot den globala uppvärmningen är världshaven. Sedan den industriella revolutionen, förbränning av fossila bränslen har orsakat koldioxid, den dominerande växthusgasen, att släppas ut i atmosfären. Ungefär 25 % av den koldioxiden tas varje år från atmosfären av världshaven – utan vilken, jordens atmosfär skulle ha en högre koncentration och temperatur av växthusgaser.

Medan man drar det antropogena, eller konstgjorda, koldioxid från atmosfären är bra för jordens system, det leder till problem för världshaven då löst koldioxid blir till kolsyra och leder till havsförsurning, förändrar kemin i världshaven och påverkar några av livsformerna i den. Särskilt, de organismer som använder kalcium för att bygga sina karbonatskelett – som koraller eller blötdjur – kommer att ha det svårare under försurade förhållanden.

För att hjälpa till att fastställa orsakerna till havsförsurning på båda kusterna i Nordamerika, University of Delaware professor Wei-Jun Cai samarbetade med National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) forskare, såväl som professorer och yrkesverksamma från ett flertal forskningsinstitut, att genomföra en fördjupad studie som tittar på koldioxidupptag och havsförsurning i kusthaven i Nordamerika.

Medan försurning av havet i Nordamerika har studerats i mindre, specifika områden innan, det är första gången som forskare har jämfört data från östkusten, platser på västkusten och Mexikanska golfen.

Genom detta arbete, forskare kunde identifiera likheter och skillnader mellan havsförsurning på båda kusterna, samt peka ut hot spots som kommer att vara särskilt känsliga för havsförsurning i framtiden. Resultaten av den forskningen publicerades nyligen i Naturkommunikation .

Nordamerikas kuster

Cai sa att för att på lämpligt sätt undersöka havsförsurning, arbetet kan inte utföras av bara ett fåtal personer från en region eller ens ett land. Denna studie involverade forskare i USA, Mexiko och Kanada.

"I Nordamerika, såväl som globalt, vi försöker få med så många länder som möjligt, sa Cai, Mary A.S. Lighthipe professor vid School of Marine Science and Policy vid UDs College of Earth, Hav och miljö.

För just detta projekt, målet var att syntetisera sina fynd för att visa hur försurning av havet fungerar i allmänhet för kusthav i Nordamerika och hur dessa interagerar med de mer lokaliserade fysiska och biologiska processerna.

"Havsförsurningen är överallt, men detta papper visar i princip att beroende på plats, det kan visa sig väldigt olika, " sa Cai.

Provtagning av samma latitudinella platser på öst- och västkusten, såväl som Mexikanska golfen, under flera forskningskryssningar, lät forskarna se olika mönster för östkusten och västkusten i Nordamerika.

Den nära jämvikten mellan havsvattnet och atmosfärens koldioxid styr det stora mönstret av havsförsurning på östkusten och Mexikanska golfen medan den är på västkusten, havets försurning förstärks av en ytterligare process som kallas uppväxt.

I havets vatten på östkusten, det norrgående Golfströmsströmsystemet ger värme, vatten med hög salthalt från tropikerna medan den södergående labradorströmmen ger kyla, vatten med låg salthalt från de arktiska och subarktiska områdena.

Nordliga vatten på östkusten är särskilt känsliga för luftens koldioxidupptag, eftersom den kallare havstemperaturen tillåter havet att ta mer koldioxid från atmosfären.

Stigande koldioxidhalter stör balansen mellan karbonatjoner i havsvatten, gör det svårt för vissa organismer, som har skal som består av mineralet kalciumkarbonat, att bilda sina skal. Många av de organismer som påverkas är avgörande för ekosystemens hälsa.

"De nordöstra och västra kustsamhällena är mycket medvetna om denna potentiella skada som havsförsurning kan medföra för deras region eftersom de marina organismerna blir mer sårbara tidigare i de nordliga vattnen, " sa Cai.

I östkustens varmare sydliga vatten, forskarna observerade lägre nivåer av upplöst oorganiskt kol och ett högre mineralmättnadstillstånd, vilket innebär att surheten är lägre här jämfört med de norra vattnen.

På västkusten, en del av havet påverkas av California Current System (CCS), som sträcker sig från USA och Kanadas gräns till Baja California. CCS kännetecknas av stark, kalla strömmar, och vinddrivna uppväxthändelser.

Uppvällning ger kallare, näringsrika underjordiska vatten till havets yta för att ersätta ytvatten som trängts undan av vindar. "Vattnet från underjorden har lågt pH och hög koldioxid, som orsakar stress för det biologiska systemet, "sa medförfattaren Richard Feely från NOAA:s Pacific Marine Environmental Laboratory (PMEL)." Så kombinationen av upptag av antropogen koldioxid från atmosfären och uppväxt av CO ₂ -rikt vatten med lågt pH underifrån leder till ökad försurning i denna region." Denna studie var första gången som de två kusterna jämfördes sida vid sida för att förklara deras större egenskaper.

"Vi försökte ge samhället, särskilt skaldjurssamhället eller de intressenter som bryr sig om den storskaliga havsförsurningen, känslan av att både de norra vattnen och vid dessa uppväxtcentra är mest sårbara för atmosfärisk koldioxid ₂ ökar, "sa Cai.

Områden som är oroande inkluderar CCS och kustområdena på nordlig latitud, såsom Mainebukten i Atlanten och Alaskabukten i Stilla havet, eftersom de är särskilt känsliga och sårbara för tvingande av antropogen koldioxid.

Forskningskryssningarna ägde rum mellan 2007 och 2018 – med framtida planerade till sommaren 2020, 2021 och 2022 — och forskarna skulle vara ute på vattnet i 35 till 40 dagar åt gången.

Cai sa att denna datainsamling inte skulle ha varit möjlig utan det stora antalet internationella samarbetspartners. Han är hoppfull att genom att sätta ihop all denna data, den kan användas för framtida havsförsurningsforskning. Cai skulle också vilja utöka denna analys till global skala.

"De olika regionala samarbets- och syntesansträngningarna för att sätta ihop data är verkligen viktiga, ", sa Cai. "Vi behöver mer av den här typen av syntesarbete för att lära oss hur dessa olika processer skapar regioner med hög och låg sårbarhet hos marint liv för havsförsurning."