När koldioxiden i atmosfären stiger, Jordens hav absorberar mer kol, förändrar kemin i havsvatten. Observationer från satelliter kan användas för att mäta parametrar som indikerar förändrat havsvatten, såsom temperatur, salthalt och klorofyllhalt. Satellit- och ytobservationer på plats kombineras med en maskininlärningsteknik för att generera globala månatliga kartor som kännetecknar havets föränderliga kemi. Havsförsurningen visas av det stadiga fallet i havsvattnets pH-värden under de senaste 30 åren. Kredit:European Space Agency
Hav spelar en avgörande roll för att ta bort värmen från klimatförändringarna, men till en kostnad. Ny forskning som stöds av ESA och med hjälp av olika satellitmätningar av olika aspekter av havsvatten tillsammans med mätningar från fartyg har avslöjat hur vårt havsvatten har blivit surare under de senaste tre decennierna – och detta har en skadlig effekt på det marina livet.
Haven suger inte bara upp omkring 90 % av den extra värmen i atmosfären som orsakas av utsläpp av växthusgaser från mänsklig aktivitet, såsom förbränning av fossilt bränsle, men drar också ner cirka 30 % av den koldioxid vi pumpar ut i atmosfären. Även om detta låter som en bra sak, dessa processer gör havsvattnet surare.
Minska havsvatten pH, eller havsförsurning, leder till en minskning av karbonatjonerna som förkalkar organismer, som skaldjur och koraller, behöver bygga och underhålla sina hårda skal, skelett och andra kalciumkarbonatstrukturer. Om havsvattnets pH sjunker för lågt, skal och skelett kan till och med börja lösas upp.
Även om detta innebär allvarliga konsekvenser för vissa former av marint liv, det finns potentiella skadliga följdeffekter för det marina ekosystemet som helhet. Till exempel, pteropoden, eller havsfjäril, påverkas av havsförsurningen eftersom förändringen i havsvattnets pH kan lösa upp deras skal. De kanske bara är små havssniglar, men de är viktig mat för organismer som sträcker sig från små krill till enorma valar.
Det finns också andra långtgående konsekvenser för oss alla eftersom hälsan i våra hav också är viktig för att reglera klimatet, och avgörande för vattenbruk och livsmedelssäkerhet, turism, och mer.
Att kunna övervaka förändringar i havsförsurningen är därför viktigt för klimat- och miljöpolitiken, och för att förstå konsekvenserna för det marina livet.
Mätningar av havsvattens pH kan tas från fartyg, men dessa avläsningar är sparsamma och svåra att använda för att övervaka förändringar. Dock, variationer i marin karbonatkemi tenderar att vara nära relaterade till variationer i temperatur, salthalt, klorofyllkoncentration och andra variabler, varav många kan mätas av satelliter som har nära-global täckning.
En artikel som nyligen publicerades i Earth System Science Data beskriver hur forskare som arbetar i OceanSODA-projektet använde mätningar från fartyg och från satelliter för att visa hur havsvattnet har blivit surare under de senaste tre decennierna.
Luke Gregor, från ETH Zürichs Institute of Biogeochemistry and Pollutant Dynamics och medförfattare till artikeln, förklarade, "Vi använde både in-situ och satellitmätningar av havsytans temperatur, salthalt och klorofyll för att härleda förändringar i yt-ocean alkalinitet och koldioxidkoncentrationer, från vilket pH och kalciumkarbonatmättnadstillstånd och andra egenskaper för havsförsurning kan beräknas.
"För att fånga det komplexa förhållandet mellan förändringar i dessa variabler och oceaniskt kol, vi använde kraften i maskininlärning.
Korallreven bygger sina skelett för att skörda ljus mer effektivt. När våra hav blir surare, dessa skelett blir svagare, gör korallreven mer mottagliga för att gå sönder när vågorna passerar. Detta är bara en av effekterna av havsförsurning på korallreven. Kredit:Pexels/F. Ungaro
"Detta gav oss en av de första globala observationsbaserade vyerna av karbonatsystemet från ytan och havet från 1985 till 2018. Resultaten visar en stark och gradvis ökning av havets surhet när det fortsätter att absorbera atmosfärisk koldioxid. Tillsammans med ökningen av havets försurning, det finns en associerad minskning av tillgängligheten av karbonatjonkoncentrationen, gör det svårare för organismer att odla sina skal och skelett."
Teamet använde en rad olika satellitdata, inklusive havs-yttemperaturdata från havs- och landytans temperaturradiometer överförd på Copernicus Sentinel-3-satelliterna och från Advanced Very High Resolution Radiometer överförd på Europas MetOp-satelliter och på US National Oceanic and Atmospheric Administrations POES-satelliter. Denna datauppsättning kom genom ESA:s Climate Change Initiative.
Information om klorofyll var också tack vare en multi-sensor blandad datauppsättning genom ESA:s GlobColour-projekt och inkluderade data från Ocean and Land Color Instrument på Copernicus Sentinel-3-satelliterna.
Information om havets salthalt realiserades genom en datauppsättning för omanalys av klimatet som heter SODA3.
Dr. Gregor noterade, "Genom att ha denna mängd satellitdata kan vi verkligen förstå vad som har hänt med våra stora hav under de senaste 30 åren. Dessutom, Det är viktigt att vi fortsätter att använda satellitdata för att övervaka haven för att ytterligare förstå korallrevens och andra marina organismers motståndskraft och känslighet för de ökande hoten från havsförsurning."
