De Zuidelijke Oceaan is in de winter voor een groot deel bedekt met ijs. Blijft dit langer liggen dan neemt het water maar liefst 20 procent meer CO2 op dan in jaren waarin het ijs pas laat ontstaat of juist vroeg verdwijnt.
Dat blijkt uit nieuw internationaal onderzoek van onder meer de University of East Anglia in samenwerking met Duitse, Noorse en Zweedse onderzoekers. Ze hebben ook een verklaring voor hun bevindingen: het ijs beschermt de oceaan tegen krachtige winterstormen die normaal gesproken het koolstofrijke diepzeewater naar de oppervlakte brengen.
De onderzoekers deden langdurige metingen in een kustgebied langs het westelijke Antarctisch Schiereiland. Ze laten zien dat juist de winterperiode, een tijd van het jaar waar tot nu toe weinig gegevens over beschikbaar zijn, essentieel is om te begrijpen waarom de opname van CO2 in de Zuidelijke Oceaan van jaar tot jaar zo sterk varieert.
Zo belangrijk is de Zuidelijke Oceaan
De oceanen nemen wereldwijd ongeveer een kwart op van alle CO2-uitstoot door menselijke activiteiten. De Zuidelijke Oceaan is goed voor bijna 40 procent van die opname. Maar waarom deze oceaan zo’n grote en tegelijk onvoorspelbare rol speelt, was lange tijd onduidelijk.
“Onze kennis over de koolstofcyclus van de Zuidelijke Oceaan is nog onvolledig”, zegt dr. Elise Droste van de University of East Anglia (UEA). “Daardoor kunnen we niet voorspellen of de opname van CO2 uit de atmosfeer in de toekomst zal toenemen, afnemen of gelijk blijven.”
“Wat er ook gebeurt”, vervolgt Droste, “het heeft invloed op hoe ons klimaat eruitziet en hoe snel het verandert. Om de voorspellingen te verbeteren, laat ons onderzoek zien dat we moeten kijken naar hoe zee-ijs de uitwisseling van koolstof tussen diepe en ondiepe oceaanlagen beïnvloedt. En daarvoor hebben we meer waarnemingen in de winter nodig in de Zuidelijke Oceaan.”
Hoe de CO2-cyclus werkt
In de winter is een groot deel van deze oceaan bedekt met zee-ijs. Dat smelt weer in de lente en zomer. Als het ijs smelt en het zonlicht toeneemt, groeit er fytoplankton en ontstaat er smeltwater, waardoor de CO2-concentratie aan het oppervlak daalt. In die periodes kan de oceaan dus veel CO2 opnemen uit de atmosfeer.
In de winter gebeurt het tegenovergestelde: het oppervlak van de oceaan mengt met diep water dat al eeuwenlang koolstof bevat. Dit kan leiden tot een stijging van het CO2-gehalte aan de oppervlakte, waardoor er juist CO2 kan vrijkomen in de atmosfeer.
Zee-ijs blokkeert een groot deel van die uitstoot. Toch ontsnapt er altijd een beetje CO2, als onderdeel van de natuurlijke seizoenscyclus. Het totale CO2-evenwicht van een jaar hangt daarom af van hoeveel er in de zomer wordt opgenomen en hoeveel er in de winter vrijkomt.
“Het probleem is dat we nog niet goed begrijpen wat die jaarlijkse verschillen precies veroorzaakt”, zegt Droste. “En dat maakt het lastig om te voorspellen hoe de CO2-opname door de oceaan zich in de toekomst ontwikkelt.”
Zware omstandigheden
Dat er nog zo weinig bekend is, komt onder meer doordat het verzamelen van gegevens in de winter extreem moeilijk is. “Het weer en de omstandigheden in de Zuidelijke Oceaan zijn zwaar”, legt Droste uit. “Daarnaast maakt het ijs veel gebieden ontoegankelijk, zelfs voor de sterkste ijsbrekers. Toch is dit onderzoek een stap in de goede richting.”
De studie gebruikte gegevens uit de periode 2010–2020, die zijn verzameld langs het westelijke Antarctisch Schiereiland door de British Antarctic Survey (BAS). Bij het onderzoeksstation Rothera maten wetenschappers het hele jaar door de fysische eigenschappen van het zeewater in Ryder Bay. Ook werden monsters genomen voor CO2- en nutriëntenanalyse.
Overwinteren in Rothera
Door deze gegevens te combineren met andere fysisch-chemische waarnemingen, konden de onderzoekers zien waarom jaren waarin het ijs langer bleef liggen, verschilden van jaren waarin het ijs sneller verdween.
Dr. Hugh Venables van BAS: “Een reeks oceaanonderzoekers heeft in Rothera overwinterd om dit soort gegevens te verzamelen, vanaf een klein bootje of een slee op het zee-ijs. Zo bouwen we al 25 jaar aan een unieke dataset het hele jaar door.”
“Dit belangrijke resultaat laat zien hoe waardevol die wintermetingen zijn”, voegt hij toe. “Hopelijk stimuleert het meer onderzoek in de Zuidelijke Oceaan, zowel door mensen als met autonome technologie.”
Belang voor het hele zuidelijk halfrond
Professor Dorothee Bakker, hoogleraar mariene biogeochemie aan de UEA, benadrukt het bredere nut van de bevindingen. “Doordat deze gegevens het hele jaar op dezelfde plek zijn verzameld, kunnen we goed onderzoeken welke mechanismen belangrijk zijn om de jaarlijkse variatie in CO2-opname te verklaren. Die inzichten helpen ons ook beter te begrijpen hoe de rest van de Zuidelijke Oceaan werkt.”
