Från L till R:Rod Johnson (BATS Co-PI), Emily Davey (forskningstekniker), Dom Smith (forskningstekniker) och Claire Medley (forskningstekniker) provar CTD för upplöst O 2 och CO 2 ombord på R/V Atlantic Explorer under en rutinmässig Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) kryssning. Kredit:Ella Cedarhold, Bermuda Institute of Ocean Sciences
Ny forskning publicerad i Nature Communications Jord &Miljö använder data från två ihållande hydrografiska stationer för öppet hav i Nordatlanten nära Bermuda för att visa senaste förändringar i havsfysik och kemi sedan 1980-talet. Studien visar decadal variation och nyligen accelererad ytuppvärmning, försaltning, deoxygenering, och förändringar i koldioxid (CO 2 )-karbonatkemi som driver havets försurning.
Studien använde datauppsättningar från Hydrostation 'S' och projekten Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) vid Bermuda Institute of Ocean Sciences (BIOS). Båda leds av professor Nicholas Bates, BIOS senior scientist och projektens huvudutredare (PI), och Rod Johnson, BIOS-assistentforskare och projektens co-PI. Tillsammans, dessa tidsserier representerar de två längsta kontinuerliga registreringarna av data från det globala öppna havet.
"De fyra decennierna av data från BATS och Hydrostation 'S' visar att havet inte förändras enhetligt över tiden och att havets kolsänka inte är stabil under den senaste tiden med variation från decennium till decennium, " sa Bates.
Av de två platserna, Hydrostation 'S' är den äldsta, belägen cirka 15 miles (25 km) sydost om Bermuda och består av upprepade hydrografiska observationer av temperatur varannan vecka, salthalt, och löst syre som leds genom vattenpelaren sedan 1954. Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS)-platsen ligger cirka 80 km sydost om Bermuda. Den består av månatliga provtagningar av fysiken, kemi, och biologi av hela vattenpelaren sedan 1988. Studiens datauppsättningar representerar mer än 1381 kryssningar till Hydrostation 'S' från 1954 till 2020 och mer än 450 kryssningar till BATS från 1988 till slutet av 2019.
Från L till R:Ella Cedarhold (marintekniker), Claire Medley (forskningstekniker), Emily Davey (forskningstekniker), och Lydia Sgouros (marintekniker) installerar en in-situ-pump utanför aktern på R/V Atlantic Explorer för proteomikprovtagning under en nyligen genomförd Bermuda Atlantic Time-series Study (BATS) kryssning. Kredit:Bermuda Institute of Ocean Sciences
Resultaten visade att under de senaste 40 åren, yttemperaturerna i Sargassohavet har ökat med 0,85 +/- 0,12oC, med sommarens yttemperaturer som stiger i en högre takt än vintern. Dessutom, vintern ( <22°C) havsstaten har blivit kortare med nästan en månad, medan sommarsäsongen (med vatten som är varmare än 25°C) har blivit längre. Under samma period, ytsalthalten ökade också med ~0,11 +/- 0,02. Viktigt, dessa data visar tecken på decadal variation; dock, under det senaste decenniet (2010-2019), snabb uppvärmning på 1,18oC och försaltning på 0,14 har skett.
Data visar också en trend med minskning av löst syre (DO) i Sargassohavet sedan 1980-talet, vilket motsvarar en förlust på ~2 % per decennium. Med tanke på havsuppvärmningen som observerats i Sargassohavet, forskarna uppskattar att den uppvärmande effekten på DO-lösligheten sannolikt skulle ha bidragit till cirka 13 % av den totala minskningen av DO under de senaste nästan 40 åren. Den återstående deoxygeneringen (~87%) måste ha varit resultatet av den kombinerade effekten av förändringar i havets biologi och fysik.
BATS och Hydrostation 'S' tidsseriedata tillåter direkt detektering av havsförsurningssignalen i ytvattnet i Nordatlanten. Det typiska pH-intervallet för ytvatten på 1980-talet varierade från vintertid på ~8,2 till sommartid som låg på ~8,08-8,10, med havet förblir svagt alkaliskt för närvarande (~7,98-8,05). Hastigheten för pH-förändring är ~0,0019 +/- 0,0001 år-1, vilket är en mer negativ frekvens än tidigare rapporterat och representerar en 20 % ökning av vätejonkoncentrationen sedan 1983. Dessa förändringar åtföljdes av betydande ökningar av löst oorganiskt kol och CO 2 och minskningar i både kalcit- och aragonitmättnadstillstånd.
"Om fyrtio år, havsvatten CO 2 - Karbonatkemiska förhållanden är nu förändrade utöver de säsongsmässiga kemiska förändringar som observerades på 1980-talet, ", sade Johnson. "Ändringen av havsvatten CO 2 -karbonatkemin kommer att fortsätta med framtida antropogen CO 2 utsläpp."
Observationerna utanför Bermuda avslöjar de betydande decadalvariationerna och belyser behovet av långsiktiga data för att bestämma trender i andra havsfysiska och biogeokemiska egenskaper, särskilt när lokala mätningar kopplas till förändringar i bassängskala. Långtidsdata om havets kemi och fysikaliska från tidsserieplatser som Hydrostation 'S' och BATS ger kritiskt nödvändiga och oöverträffade observationer som, när de kombineras med havsatmosfärsmodeller, möjliggöra en mer fullständig förståelse av drivkrafterna bakom den globala kolcykeln.
