Klimatförändringarnas effekter på haven
Bland effekterna av klimatförändringar på haven är: en ökning av havsytans temperatur såväl som havstemperaturer på större djup, mer frekventa marina värmeböljor , ett sänkt pH-värde , en höjning av havsnivån från havsuppvärmning och issmältning , hav isnedgång i Arktis , ökad övre havsskiktning , minskningar av syrenivåer , ökade kontraster i salthalt (salta områden blir saltare och fräschare områden blir mindre salta), förändringar i havsströmmar inklusive en försvagning av Atlantens meridionala vältande cirkulation och starkare tropisk cykloner och monsuner . Alla dessa förändringar har följdeffekter som stör marina ekosystem . Den primära faktorn som orsakar dessa förändringar är jordens uppvärmning på grund av mänskligt orsakade utsläpp av växthusgaser, såsom koldioxid och metan . Detta leder oundvikligen till en uppvärmning av havet, eftersom havet tar upp det mesta av tillskottsvärmen i klimatsystemet . Havet absorberar en del av den extra koldioxiden i atmosfären (via kolbindning ), och detta gör att havets pH-värde sjunker. Det uppskattas att havet absorberar cirka 25 % av alla människor orsakade CO 2 -utsläpp.
Havstemperaturskiktningen ökar när havsytan värms upp på grund av stigande lufttemperaturer. Nedgången i blandningen av havslagren stabiliserar varmt vatten nära ytan samtidigt som det minskar cirkulationen av kallt, djupt vatten. Den minskade upp- och nedblandningen minskar havets förmåga att absorbera värme, vilket leder en större del av framtida uppvärmning mot atmosfären och land. Mängden energi tillgänglig för tropiska cykloner och andra stormar förväntas öka, medan näringsämnen för fisk i de övre havsskikten förväntas minska, liksom havets kapacitet att lagra kol .
Varmare vatten kan inte innehålla samma mängd syre som kallt vatten. Som ett resultat skiftar gasutbytesjämvikten, vilket sänker havets syrenivåer samtidigt som syre i atmosfären ökar. Ökad termisk skiktning kan resultera i minskad tillförsel av syre från ytvatten till djupare vatten, vilket sänker vattnets syrehalt ytterligare. Havet har redan förlorat syre i hela sin vattenpelare, och syreminimumszoner expanderar över hela världen.
Dessa förändringar skadar marina ekosystem, vilket kan påskynda arternas utrotning eller orsaka befolkningsexplosioner, vilket förändrar arternas utbredning. Detta påverkar även kustfisket och turismen. Stigande vattentemperaturer kommer också att skada olika oceaniska ekosystem, såsom korallrev . Den direkta effekten är korallblekning på dessa rev, som är känsliga för även mindre temperaturförändringar, så en liten temperaturökning kan ha en betydande inverkan i dessa miljöer. Havsförsurning och temperaturhöjning kommer också att påverka produktiviteten och distributionen av arter i havet, vilket hotar fisket och rubbar marina ekosystem. Förlust av havsis livsmiljöer på grund av uppvärmning kommer att allvarligt påverka de många polararter som är beroende av den. Samspelet mellan många av dessa klimatförändringsfaktorer ökar trycket på klimatsystemet och havets ekosystem.
Förändringar på grund av stigande växthusgasnivåer
För närvarande (2020) är halterna av koldioxid (CO 2 ) i atmosfären på mer än 410 miljondelar (ppm) nästan 50 % högre än förindustriella nivåer. Dessa förhöjda nivåer och snabba tillväxthastigheter saknar motstycke under de geologiska rekordens 55 miljoner år. Källan till detta överskott av CO 2 är tydligt etablerad som mänskligt driven, vilket återspeglar en blandning av antropogena fossila bränslen, industri och markanvändning/markförändringsutsläpp . Tanken att havet fungerar som en stor sänka för antropogen CO 2 har diskuterats i vetenskaplig litteratur åtminstone sedan slutet av 1950-talet. Flera bevis pekar på att havet absorberar ungefär en fjärdedel av de totala antropogena CO 2 -utsläppen.
De senaste nyckelresultaten om de observerade förändringarna och effekterna från 2019 inkluderar:
Det är så gott som säkert att det globala havet har värmts oförminskat sedan 1970 och har tagit upp mer än 90 % av överskottsvärmen i klimatsystemet [... ] . Sedan 1993 har takten för havsuppvärmningen mer än fördubblats [...]. Marina värmeböljor har med stor sannolikhet fördubblats i frekvens sedan 1982 och ökar i intensitet [...]. Genom att ta upp mer CO2 har havet genomgått en ökande ytförsurning [ ...]. En förlust av syre har skett från ytan till 1000 m [...].
— IPCC:s särskilda rapport om havet och kryosfären i ett förändrat klimat (2019),
Stigande havstemperatur
Det är tydligt att havet värms upp som ett resultat av klimatförändringarna, och denna uppvärmningstakt ökar. Det globala havet var det varmaste det någonsin registrerats av människor 2022. Detta bestäms av havsvärmeinnehållet, som översteg det tidigare maxvärdet 2021 2022. Den stadiga ökningen av havstemperaturerna är ett oundvikligt resultat av jordens energiobalans , som främst orsakas av stigande halter av växthusgaser.
Det övre havet (över 700 m) värms upp snabbast, men uppvärmningstrenden är utbredd. Majoriteten av havsvärmeökningen sker i södra oceanen . Till exempel, mellan 1950- och 1980-talet, steg temperaturen i Antarktis södra oceanen med 0,17 °C (0,31 °F), nästan dubbelt så mycket som det globala havet.
Från 1960 till 2019 ökade medeltemperaturen på de övre 2000 metrarna av havet med 0,12°C, medan havsytans temperatur har värmts upp till 1,2°C sedan den förindustriella eran. Uppvärmningshastigheten varierar med djupet: på ett djup av tusen meter sker uppvärmningen med en hastighet av nästan 0,4 °C per århundrade (data från 1981 till 2019), medan uppvärmningen sker på bara halva detta djup.
Värmeinnehåll i havet
Havets temperatur varierar från plats till plats. Temperaturerna är högre nära ekvatorn och lägre vid polerna . Som ett resultat illustrerar förändringar i den totala havsvärmehalten havsuppvärmningen bäst. Jämfört med 1969–1993 har värmeupptaget ökat mellan 1993 och 2017.
Ocean heat content (OHC) är en term som används inom oceanografi och klimatologi för att beskriva den energi som absorberas av havet och lagras som intern energi eller entalpi under obestämda tidsperioder. Mellan 1971 och 2018 står ökningen av OHC för över 90 % av jordens överskott av termisk energi från global uppvärmning . Den främsta drivkraften bakom denna ökning av OHC var sannolikt antropogen pådrivning via stigande växthusgasutsläpp . År 2020 hade ungefär en tredjedel av den tillförda energin spridit sig till djup under 700 meter. Eftersom havet absorberar den stora majoriteten (>90 %) av den extra värmen från stigande växthusgasnivåer är " global uppvärmning " i första hand "havuppvärmning", vilket gör havets värmeinnehåll och havsnivåhöjning till de viktigaste indikatorerna på klimatförändringar .
Havsvatten absorberar solenergi effektivt och har mycket större värmekapacitet än atmosfäriska gaser. Som ett resultat innehåller de översta meterna av havet mer termisk energi än hela jordens atmosfär . Sedan före 1960 har forskningsfartyg och -stationer tagit prov på havsytans temperaturer och temperaturer på större djup över hela världen. Sedan år 2000 har dessutom ett expanderande nätverk av nästan 4000 Argo-robotflottor mätt temperaturavvikelser, eller förändringen i OHC. OHC har ökat med en stadig eller accelererande hastighet sedan åtminstone 1990. Nettoförändringshastigheten i de övre 2000 metrarna från 2003 till 2018 var +0,58 ± 0,08 W/m 2 (eller årlig medelenergiökning på 9,3 zettajoule ), med osäkerhet främst på grund av utmaningarna med att göra flerdekadala mätningar med tillräcklig noggrannhet och rumslig täckning.Minska havets pH-värde
Havsförsurning är minskningen av pH i jordens hav . Mellan 1751 och 2021 sjönk havsytans genomsnittliga pH från cirka 8,25 till 8,14. Koldioxidutsläpp från mänskliga aktiviteter är den primära orsaken till havsförsurning, med atmosfäriska koldioxidnivåer (CO 2 ) som överstiger 410 ppm (år 2020). CO 2 från atmosfären absorberas av haven. Detta producerar kolsyra (H 2 CO 3 ) som dissocierar till en bikarbonatjon ( HCO − 3 ) och en vätejon (H + ). Närvaron av fria vätejoner (H + ) sänker havets pH, vilket ökar surheten (detta betyder inte att havsvattnet är surt ännu, det är fortfarande alkaliskt , med ett pH högre än 8). Koncentrationen av karbonatjoner , som är de viktigaste byggstenarna för kalciumkarbonat (CaCO 3 ) skal och skelett, minskar när pH sjunker. Marina förkalkande organismer , som blötdjur , ostron och koraller , är särskilt sårbara eftersom de är beroende av kalciumkarbonat för att bygga skal och skelett.
Förändringen i pH från 8,25 till 8,14 representerar en nästan 30 % ökning av vätejonkoncentrationen i världshaven (pH-skalan är logaritmisk, så en förändring på ett i pH-enhet motsvarar en tiofaldig förändring av vätejonkoncentrationen). Havsytornas pH-värde och karbonatmättnadstillstånden varierar beroende på havets djup och läge. Kallare och högre latitudvatten kan absorbera mer CO 2 . Detta kan få surheten att stiga, vilket sänker pH och karbonatmättnadsnivåerna i dessa områden. Andra faktorer som påverkar atmosfären och havets CO 2 -utbyte, och därmed den lokala havsförsurningen, inkluderar: havsströmmar och uppströmningszoner , närhet till stora kontinentala floder, havsistäckning och atmosfäriskt utbyte med kväve och svavel från fossilbränsleförbränning och jordbruk .Observerade effekter på den fysiska miljön
Havsnivåhöjning
Sedan omkring 1900 har den globala havsnivån stigit med en genomsnittlig hastighet på 1–2 mm/år (den globala genomsnittliga havsnivån var cirka 15–25 cm högre 2018 jämfört med 1900). Hastigheten för havsnivåhöjningen ökar nu: från 2006 till 2018 steg havsnivån med cirka 4 mm per år.
Många kuststäder kommer att uppleva kustöversvämningar under de kommande decennierna och därefter. Lokala sättningar , som kan vara naturliga men kan ökas av mänsklig aktivitet, kan förvärra kustöversvämningar. Kustöversvämningar kommer att hota hundratals miljoner människor år 2050, särskilt i Sydostasien .
Ändrade havsströmmar
Havsströmmar orsakas av temperaturvariationer orsakade av solljus och lufttemperaturer på olika breddgrader, samt rådande vindar och olika tätheter av salt och sötvatten. Varm luft stiger nära ekvatorn . Senare, när den rör sig mot polerna, svalnar den igen. Sval luft sjunker nära polerna, men värms upp och stiger igen när den rör sig mot ekvatorn. Detta producerar Hadley-celler , som är storskaliga vindmönster, med liknande effekter som driver en mellanlatitudcell på varje halvklot. Vindmönster förknippade med dessa cirkulationsceller driver ytströmmar som driver ytvattnet till högre breddgrader där luften är kallare. Detta kyler vattnet, vilket gör att det blir mycket tätt i jämförelse med vatten på lägre latitud, vilket gör att det sjunker till havsbotten och bildar North Atlantic Deep Water (NADW) i norr och Antarctic Bottom Water (AABW) i söder.
Drivna av detta sjunkande och uppvallningen som sker på lägre breddgrader, samt vindarnas drivkraft på ytvatten, verkar havsströmmarna för att cirkulera vatten i hela havet. När den globala uppvärmningen räknas in sker förändringar, särskilt i områden där djupvatten bildas. När haven värms upp och glaciärer och polarisar smälter , släpps mer och mer färskvatten ut i de höga latitudområdena där djupt vatten bildas, vilket sänker ytvattnets densitet. Som ett resultat sjunker vattnet långsammare än normalt.
Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC) har försvagats sedan den förindustriella eran, enligt moderna observationer, klimatsimuleringar och paleoklimatrekonstruktioner (AMOC är en del av en global termohalin cirkulation ). De senaste klimatförändringsprognoserna för 2021 indikerar att AMOC sannolikt kommer att försvagas ytterligare under loppet av 2000-talet. En försvagning av denna storleksordning kan ha en betydande inverkan på det globala klimatet, där Nordatlanten är särskilt sårbart. Detta skulle påverka områden som värms upp av den nordatlantiska driften , som Skandinavien och Storbritannien .
Eventuella förändringar i havsströmmar påverkar havets förmåga att absorbera koldioxid (som påverkas av vattentemperaturen) samt havsproduktiviteten eftersom strömmarna transporterar näringsämnen (se Effekter på växtplankton och nettoprimärproduktion ). Eftersom AMOC:s djuphavscirkulation är långsam (det tar hundratals till tusentals år att cirkulera hela havet), är den långsam att reagera på klimatförändringarna.
Ökande skiktning
Förändringar i skiktningen i havet är viktiga eftersom de kan driva på förändringar i produktivitet och syrenivå. Stratifiering definieras som separation av vatten i lager baserat på en specifik mängd. Skiktad skiktning förekommer i alla havsbassänger. De skiktade skikten fungerar som en barriär för blandning av vatten, vilket kan påverka utbytet av värme, kol, syre och andra näringsämnen. Det har skett en ökning av skiktningen i övre havet sedan 1970 på grund av den globala uppvärmningen och även i vissa regioner på grund av förändringar i salthalten. Salthaltsförändringarna beror på avdunstning i tropiska vatten, vilket leder till högre nivåer av salthalt och densitet. Samtidigt, på högre breddgrader, kan smältningen av is orsaka en minskning av salthalten.
Vattnets densitet beror på dess temperatur och salthalt . Därför är vattenpelaren i de stora havsbassängerna skiktad med mindre tätt vatten vid ytan och tätare vatten på djupet. Denna stratifiering är inte bara viktig för att skapa Atlantic Meridional Overturning Circulation med dess inverkan på globalt väder och klimat. Det är också viktigt eftersom skiktningen också styr transporten av näringsämnen upp från djupt vatten till ytan. Detta hjälper till att driva på havets produktivitet och är kopplat till det kompenserande nedåtgående flödet av vatten som transporterar syre från luften och ytvattnet till djuphavet.
Havets medeldjupa vatten blandas endast långsamt med ytvatten och sönderfallet av sjunkande organiskt material från primärproduktion i dessa vatten leder naturligt till lågt syre. Effekten av uppvärmningen är dock att minska mängden syre som löser sig i ytvattnet. Dessutom verkar ökande skiktning för att isolera dessa vatten på mitten av djupet ännu mer, båda faktorerna leder till lägre syrehalt (se även avsnittet om syrebrist ) . Det finns nu tydliga bevis för att det öppna havet tappar syre och denna trend förväntas fortsätta som ett resultat av klimatförändringarna med totalt syreminskning med flera procent. Detta kommer att få ekologiska effekter i regioner där syrehalterna faller till låga nivåer, även om de övergripande biologiska effekterna är ganska osäkra.
Minskade syrenivåer
Havets syreinnehåll är avgörande för överlevnaden för de flesta större djur och växter och spelar också en långsiktig roll för att kontrollera atmosfäriskt syre som livet på jorden beror på. Klimatförändringar påverkar havets syre. Det finns två orosmoment när det gäller syrenivåer i havet: det öppna havet på mitten av djupet och kustvattnet.
öppna havets mittdjupa vatten, som är naturligt lågt i syre. Detta beror på att dessa områden, kända som syreminimumszoner , är isolerade från atmosfären genom trög havscirkulation, vilket isolerar dessa vatten från atmosfären (och därmed syre) i årtionden, medan sjunkande organiskt material från ytvatten bryts ner och förbrukar det tillgängliga syret. . Dessa havsområden med låg syrehalt expanderar som ett resultat av havsuppvärmningen som både minskar vattencirkulationen och även minskar syrehalten i det vattnet, samtidigt som syrets löslighet minskar när temperaturen stiger.
Den totala syrekoncentrationen i havet beräknas ha minskat med 2 % under 50 år sedan 1960-talet. Havscirkulationens natur gör att dessa lågsyreregioner i allmänhet är mer uttalade i Stilla havet . Lågt syre är en stress för nästan alla marina djur. Mycket låga syrehalter skapar regioner med mycket reducerad fauna . Det förutspås att dessa lågsyrezoner kommer att expandera i framtiden på grund av klimatförändringar, och detta utgör ett allvarligt hot mot det marina livet i dessa syreminimumszoner.
Det andra orosmomentet gäller kustvatten där ökande näringstillförsel från floder till kustområden leder till ökad produktion och sjunkande organiskt material som i vissa kustområden leder till extrem syrebrist, ibland kallad "döda zoner". Dessa döda zoner expanderar drivet framför allt av ökande näringstillförsel, men förvärras också av ökande skiktning av havet som drivs av klimatförändringar.
Förändringar av jordens vädersystem och vindmönster
Klimatförändringar och den tillhörande uppvärmningen av havet kommer att leda till omfattande förändringar av jordens klimat- och vädersystem inklusive ökade tropiska cyklon- och monsunintensiteter och väderextremer med vissa områden som blir blötare och andra torrare, vilket därför utmanar nuvarande jordbrukssystem. Förändrade vindmönster förutspås öka våghöjderna i vissa områden. Detta kan innebära risker för sjöfarare och även för marina strukturer. [ citat behövs ]
Intensifierar tropiska cykloner
Människoinducerade klimatförändringar fortsätter att värma haven, vilket ger minnet av tidigare ackumulerade effekter. Den resulterande miljön, inklusive högre havsvärmeinnehåll och havsyttemperaturer, stärker tropiska cykloner för att göra dem mer intensiva, större, mer långvariga och ökar kraftigt deras översvämningsregn. Det främsta exemplet här är orkanen Harvey i augusti 2017. Följaktligen ökade rekordhöga havsvärmevärden inte bara den tillgängliga energin för att upprätthålla och intensifiera Harvey, utan ökade också dess översvämningsregn på land. Harvey kunde inte ha producerat så mycket regn utan mänskligt inducerade klimatförändringar.
Klimatförändringar kan påverka tropiska cykloner på en mängd olika sätt: en intensifiering av nederbörd och vindhastighet, en minskning av den totala frekvensen, en ökning av frekvensen av mycket intensiva stormar och en polutvidgning av var cyklonerna når maximal intensitet är bland de möjliga konsekvenser av mänskligt framkallade klimatförändringar. Tropiska cykloner använder varm, fuktig luft som sin energikälla eller "bränsle". Eftersom klimatförändringarna höjer havstemperaturerna finns det potentiellt mer av detta bränsle tillgängligt. Mellan 1979 och 2017 skedde en global ökning av andelen tropiska cykloner av kategori 3 och högre på Saffir-Simpson-skalan . Trenden var tydligast i Nordatlanten och i södra Indiska oceanen. I norra Stilla havet har tropiska cykloner rört sig poleward in i kallare vatten och det var ingen ökning i intensitet under denna period. Med 2 °C (3,6 °F) uppvärmning förväntas en större andel (+13 %) av tropiska cykloner nå styrka i kategori 4 och 5. En studie från 2019 visar att klimatförändringarna har drivit på den observerade trenden med snabb intensifiering av tropiska cykloner i Atlantbassängen. Snabbt intensifierade cykloner är svåra att förutse och utgör därför ytterligare risker för kustsamhällen.
Varmare luft kan hålla mer vattenånga: det teoretiska maximala vattenånginnehållet ges av förhållandet Clausius–Clapeyron , vilket ger ≈7 % ökning av vattenånga i atmosfären per 1 °C (1,8 °F) uppvärmning. Alla modeller som utvärderades i en granskning 2019 visar en framtida ökning av nederbördsfrekvensen. Ytterligare höjning av havsnivån kommer att öka stormflodsnivåerna. Det är troligt att extrema vindvågor ser en ökning som en konsekvens av förändringar i tropiska cykloner, vilket ytterligare förvärrar farorna med stormflod för kustsamhällen. De sammansatta effekterna från översvämningar, stormfloder och landbaserade översvämningar (floder) förväntas öka på grund av den globala uppvärmningen .Salthalten förändras
På grund av den globala uppvärmningen och ökad glaciärsmältning kan termohalina cirkulationsmönster förändras av ökande mängder sötvatten som släpps ut i haven och därför förändras havets salthalt. Thermohaline cirkulation är ansvarig för att ta upp kallt, näringsrikt vatten från havets djup, en process som kallas upwelling .
Havsvatten består av sötvatten och salt, och koncentrationen av salt i havsvatten kallas salthalt. Salt avdunstar inte, så nederbörd och avdunstning av sötvatten påverkar salthalten starkt. Förändringar i vattnets kretslopp är därför starkt synliga i ytsalthaltsmätningar, som varit kända sedan 1930-talet.
De långsiktiga observationsposterna visar en tydlig trend: de globala salthaltsmönstren förstärks under denna period. Detta innebär att regionerna med hög salthalt har blivit mer salthaltiga och regioner med låg salthalt har blivit mindre salthaltiga. Regionerna med hög salthalt domineras av avdunstning, och ökningen av salthalten visar att avdunstningen ökar ännu mer. Detsamma gäller regioner med låg salthalt som blir mindre salthaltiga, vilket tyder på att nederbörden blir mer intensifierad.
Havsisen minskar och förändringar
Havsisnedgången sker mer i Arktis än i Antarktis , där det snarare handlar om förändrade havsisförhållanden.
Tidsskala
Många av de havsrelaterade processerna är "långsamt svarande element i klimatsystemet " , nämligen förlust av is (havis eller glaciärer), ökning av havsvärmeinnehåll, höjning av havsnivån och djup havsförsurning. De representerar därför ett åtagande i "millennieskala" (åtagande förändringar som är förknippade med tidigare utsläpp av växthusgaser) . IPCC: s sjätte utvärderingsrapport fann att "Responsen av dessa variabler beror på den tid det tar att nå den globala uppvärmningsnivån, skiljer sig om uppvärmningen uppnås i ett övergående uppvärmningstillstånd eller efter ett tillfälligt överskridande av uppvärmningsnivån, och kommer att fortsätta att utvecklas, över århundraden till årtusenden, även efter att den globala uppvärmningen har stabiliserats." Olika globala uppvärmningsnivåer ligger till exempel 1,5 °C eller 2 °C över perioden 1850–1900.
Detta innebär att effekterna av klimatförändringar på havet kommer att börja långsamt men lika mycket ta lång tid (århundraden till årtusenden) att spela ut. Till exempel kommer den "globala medelhavsnivån att fortsätta att stiga i tusentals år, även om framtida CO2-utsläpp reduceras till nettonoll och den globala uppvärmningen stoppas". Detta beror på att överskottsenergi på grund av tidigare utsläpp kommer att fortsätta att sträcka sig ut i djuphavet, och glaciärer och inlandsisar kommer att fortsätta att smälta.
Påverkan på livet i havet
Klimatförändringar kommer inte bara att förändra havets totala produktivitet, utan det kommer också att förändra strukturen i havets biomassasamhälle. I allmänhet förväntas arter att röra sig mot polerna som ett resultat. Vissa arter har redan flyttat hundratals kilometer sedan 1950-talet. Tidpunkterna för blomning av växtplankton förändras också redan tidigare under säsongen, särskilt i polarvatten. Dessa trender förväntas intensifieras med ytterligare framsteg i klimatförändringarna.
Det finns ytterligare potentiellt viktiga effekter av klimatförändringar på sjöfåglar, fiskar och däggdjur i polarområden där populationer med högt specialiserade överlevnadsstrategier kommer att behöva anpassa sig till stora förändringar i livsmiljöer och livsmedelsförsörjning. Dessutom spelar havsisen ofta en nyckelroll i deras livscykel. I Arktis till exempel, tillhandahålla utlämningsplatser för sälar och valrossar, och för jaktvägar för isbjörnar. I Antarktis tros utbredningen av sjöfåglar och pingviner också vara mycket känsliga för klimatförändringar, även om effekterna hittills varierar i olika regioner.
Påverkan på oceaniska förkalkande organismer
De fullständiga ekologiska konsekvenserna av förändringarna i förkalkning till följd av havsförsurning är komplexa men det verkar troligt att många förkalkande arter kommer att påverkas negativt av havsförsurningen. Ökad havsförsurning gör det svårare för skalanbringande organismer att komma åt karbonatjoner, vilket är nödvändigt för produktionen av deras hårda exoskeletala skal. Oceaniska förkalkande organismer spänner över näringskedjan från autotrofer till heterotrofer och inkluderar organismer som kokolitoforer , koraller , foraminifer , tagghudingar , kräftdjur och blötdjur .
Sammantaget kommer alla marina ekosystem på jorden att utsättas för förändringar i försurning och flera andra biogeokemiska förändringar i havet. Havsförsurning kan tvinga vissa organismer att omfördela resurser bort från produktiva slutpunkter för att upprätthålla förkalkning. Till exempel är ostronet Magallana gigas känt för att uppleva metaboliska förändringar tillsammans med förändrade förkalkningshastigheter på grund av energiska avvägningar till följd av pH-obalanser.Korallrev och andra ekosystem i hyllan
Medan vissa rörliga marina arter kan migrera som svar på klimatförändringar, finner andra som koraller detta mycket svårare. Ett korallrev är ett undervattensekosystem som kännetecknas av revbyggande koraller. Rev bildas av kolonier av korallpolyper som hålls samman av kalciumkarbonat . Korallreven är viktiga centrum för biologisk mångfald och avgörande för miljontals människor som är beroende av dem för kustskydd, mat och för att upprätthålla turismen i många regioner.
Varmvattenkoraller är klart på tillbakagång, med förluster på 50 % under de senaste 30–50 åren på grund av flera hot från havsuppvärmning, havsförsurning, föroreningar och fysisk skada från aktiviteter som fiske. Dessa påtryckningar förväntas intensifieras.
Havets värmande ytvatten kan leda till blekning av korallerna vilket kan orsaka allvarlig skada och/eller koralldöd. IPCC sjätte utvärderingsrapport 2022 fann att: "Sedan början av 1980-talet har frekvensen och svårighetsgraden av masskorallblekningshändelser ökat kraftigt över hela världen". Korallrev, såväl som andra ekosystem i hyllan, såsom steniga stränder, kelpskogar, sjögräs och mangroveskog har nyligen genomgått massdödlighet från marina värmeböljor . Det förväntas att många korallrev kommer att drabbas av oåterkalleliga förändringar och förluster på grund av marina värmeböljor med globala temperaturer som ökar med mer än 1,5 °C.
Korallblekning uppstår när termisk stress från ett värmande hav resulterar i att de symbiotiska algerna som finns i korallvävnader drivs ut. Dessa symbiotiska alger är orsaken till de ljusa, livfulla färgerna på korallreven. En 1-2°C varaktig ökning av havsvattentemperaturerna är tillräcklig för att blekning ska ske, vilket gör koraller vita. Om en korall bleks under en längre tid kan döden bli följden. I Stora barriärrevet före 1998 fanns inga sådana händelser. Den första händelsen inträffade 1998 och efter det började de inträffa mer frekvent. Mellan 2016 - 2020 var det tre av dem.
Bortsett från korallblekning är det minskande pH-värdet i haven också ett problem för korallreven eftersom havets försurning minskar den biologiska mångfalden av korallalger . Fysiologin för korallalgförkalkning avgör hur algerna kommer att reagera på havets försurning .
Varmvattenkoraller är klart på tillbakagång, med förluster på 50 % under de senaste 30-50 åren på grund av flera hot från havsuppvärmning, havsförsurning, föroreningar och fysiska skador från aktiviteter som fiske, och dessa påfrestningar förväntas intensifieras.
Vätskan i de inre avdelningarna (coelenteronet) där koraller växer sitt exoskelett är också extremt viktig för förkalkningstillväxt. När mättnadstillståndet för aragonit i det yttre havsvattnet är på omgivande nivåer, kommer korallerna att växa sina aragonitkristaller snabbt i sina inre fack, och därför växer deras exoskelett snabbt. Om mättnadstillståndet för aragonit i det yttre havsvattnet är lägre än omgivningsnivån, måste korallerna arbeta hårdare för att upprätthålla rätt balans i det inre utrymmet. När det händer saktar processen att växa kristallerna ner, och detta saktar ner hastigheten för hur mycket deras exoskelett växer. Beroende på aragonitmättnadstillståndet i det omgivande vattnet kan korallerna stoppa tillväxten eftersom pumpning av aragonit in i det inre utrymmet inte kommer att vara energetiskt fördelaktigt. Under den nuvarande utvecklingen av koldioxidutsläpp kommer omkring 70 % av nordatlantiska kallvattenkoraller att leva i frätande vatten år 2050–60.Havsproduktivitet
Processen för fotosyntes i ythavet frigör syre och förbrukar koldioxid. Denna fotosyntes i havet domineras av växtplankton – mikroskopiska fritt flytande alger. Efter att växterna har vuxit förbrukar bakteriell nedbrytning av det organiska materialet som bildas av fotosyntesen i havet syre och frigör koldioxid. Sjunkande och bakteriell nedbrytning av en del organiskt material i djuphavsvatten, på djup där vattnet inte är i kontakt med atmosfären, leder till en minskning av syrekoncentrationen och en ökning av koldioxid, karbonat och bikarbonat . Denna cirkulation av koldioxid i haven är en viktig del av den globala kolcykeln .
Fotosyntesen i ytvatten förbrukar näringsämnen (t.ex. kväve och fosfor) och överför dessa näringsämnen till djupt vatten när det organiska materialet som produceras av fotosyntesen sjunker när organismerna dör. Produktiviteten i ytvatten beror därför delvis på överföring av näringsämnen från djupvatten tillbaka till ytan genom havsblandning och strömmar. Den ökande skiktningen av haven på grund av klimatförändringar verkar därför generellt för att minska havsproduktiviteten. I vissa områden, som tidigare istäckta regioner, kan dock produktiviteten öka. Denna trend är redan observerbar och förväntas fortsätta under nuvarande beräknade klimatförändringar. I Indiska oceanen till exempel, beräknas produktiviteten ha minskat under de senaste sextio åren på grund av klimatuppvärmningen och förväntas fortsätta.
En studie som beskriver klimatdrivna trender i samtida havsproduktivitet tittade på förändringar i den globala havets netto primärproduktion (NPP) som upptäckts från satellitmätningar av havsfärger från 1997 till 2006. Dessa mätningar kan användas för att kvantifiera havsproduktiviteten på global skala och relatera förändringar till miljöfaktorer. De fann en initial ökning av kärnkraftverket från 1997 till 1999 följt av en kontinuerlig minskning av produktiviteten efter 1999. Dessa trender drivs av expansionen av skiktade hav på låg latitud och är nära kopplade till klimatvariationer .
Denna sjunkande trend i havsproduktiviteten förväntas fortsätta med produktiviteten som sannolikt kommer att minska med 4-11 % till 2100 (för scenariot med höga växthusgasutsläpp enligt RCP 8.5 ). Nedgången kommer att visa regionala variationer. Till exempel kommer kärnkraftverket i tropiska havet att minska mer: med 7–16 % för samma utsläppsscenario. Flödet av organiskt material från det övre havet till havets inre kommer att minska på grund av ökad skiktning och minskad näringstillförsel. Minskningen av havsproduktiviteten beror på de "kombinerade effekterna av uppvärmning, skiktning, ljus, näringsämnen och predation".
Effekter på fisket
Den hållbara skörden av fisk från havet beror på havets produktivitet. När havsproduktiviteten minskar kommer den potentiella maximala fiskfångsten i länders exklusiva ekonomiska zoner också att minska. Denna fångst förväntas minska globalt, med olika modeller som förutspår nedgångar mellan 5 och 25 % i slutet av århundradet. Inom denna genomsnittliga globala nedgång förväntas nedgångarna i vissa regioner som södra Stilla havet vara större och hotar matsäkerheten för lokalbefolkningen.
Fiskeriet påverkas av klimatförändringarna på många sätt: marina akvatiska ekosystem påverkas av stigande havstemperaturer , havsförsurning och syrebortfall i havet, medan sötvattensekosystem påverkas av förändringar i vattentemperatur, vattenflöde och förlust av fiskhabitat. Dessa effekter varierar i samband med varje fiske . Klimatförändringar förändrar fiskfördelningen och produktiviteten hos marina och sötvattensarter. Klimatförändringarna förväntas leda till betydande förändringar i tillgången på och handeln med fiskprodukter . De geopolitiska och ekonomiska konsekvenserna kommer att bli betydande, särskilt för de länder som är mest beroende av sektorn. De största minskningarna av maximal fångstpotential kan förväntas i tropikerna, mestadels i södra Stillahavsregionerna.
Klimatförändringarnas effekter på havssystemen har effekter på hållbarheten för fiske och vattenbruk , på försörjningen för de samhällen som är beroende av fiske och på havens förmåga att fånga och lagra kol ( biologisk pump ). Effekten av höjning av havsnivån innebär att kustfiskesamhällen påverkas avsevärt av klimatförändringar, samtidigt som nederbördsmönster och vattenanvändningens påverkan på sötvattensfisket och vattenbruket i inlandet förändras. Ökade risker för översvämningar, sjukdomar, parasiter och skadliga algblomningar är klimatförändringarnas effekter på vattenbruket som kan leda till förluster av produktion och infrastruktur.Skadliga algblomningar
Även om orsakerna till skadliga algblomningar (HAB) är dåligt förstådda, verkar de ha ökat i räckvidd och frekvens i kustområden sedan 1980-talet. Detta är resultatet av mänskliga inducerade faktorer såsom ökad tillförsel av näringsämnen ( näringsföroreningar ) och klimatförändringar (särskilt uppvärmningen av vattentemperaturerna). De parametrar som påverkar bildandet av HAB är havsuppvärmning, marina värmeböljor, syreförlust , övergödning och vattenförorening . Dessa ökningar av HAB är oroande på grund av effekterna av deras förekomst på lokal livsmedelsförsörjning, turism och ekonomi.
Det är dock också möjligt att den upplevda globala ökningen av HAB helt enkelt beror på bättre övervakning och mer skadliga blomningseffekter och inte på en klimatkopplad mekanism.
Rumsligt sett kan alla algarter (inklusive de som orsakar skadliga algblomningar) uppleva utvidgning, sammandragning eller latitudinella förskjutningar. Tillfälligt kan de säsongsbetonade tillväxtfönstren expandera eller minska.
Påverkan på marina däggdjur
Vissa effekter på marina däggdjur , särskilt de i Arktis, är mycket direkta som förlust av livsmiljö , temperaturstress och exponering för hårt väder. Andra effekter är mer indirekta, såsom förändringar i värdpatogenassociationer, förändringar i kroppskondition på grund av interaktion mellan rovdjur och bytesdjur, förändringar i exponering för toxiner och CO 2 -utsläpp och ökade mänskliga interaktioner. Trots de stora potentiella effekterna av havsuppvärmningen på marina däggdjur, är marina däggdjurs globala sårbarhet för global uppvärmning fortfarande dåligt förstådd.
Marina däggdjur har utvecklats till att leva i haven, men klimatförändringarna påverkar deras naturliga livsmiljö. Vissa arter kanske inte anpassar sig tillräckligt snabbt, vilket kan leda till att de dör ut.
Det har allmänt antagits att de arktiska marina däggdjuren var de mest sårbara inför klimatförändringarna med tanke på den betydande observerade och beräknade nedgången i arktisk havsis . Forskning har dock visat att norra Stilla havet , Grönlandshavet och Barents hav är värd för de arter som är mest sårbara för global uppvärmning . Norra Stilla havet har redan identifierats som en hotspot för mänskliga hot mot marina däggdjur och är nu också en hotspot för sårbarhet för global uppvärmning. Marina däggdjur i denna region kommer att möta dubbel risk från både mänskliga aktiviteter (t.ex. sjötrafik, föroreningar och offshore olje- och gasutveckling) och global uppvärmning, med potentiella additiva eller synergieffekter. Som ett resultat möter dessa ekosystem oåterkalleliga konsekvenser för det marina ekosystemets funktion.
Marina organismer tenderar vanligtvis att möta relativt stabila temperaturer jämfört med landlevande arter och är därför sannolikt mer känsliga för temperaturförändringar än landlevande organismer. Därför kommer havsuppvärmningen att leda till migration av ökade arter, eftersom hotade arter letar efter en mer lämplig livsmiljö. Om havstemperaturerna fortsätter att stiga, kan en del fauna flytta till kallare vatten och vissa arter i utbredningskanten kan försvinna från regionala vatten eller uppleva ett minskat globalt utbredningsområde. Förändringar i förekomsten av vissa arter kommer att förändra de matresurser som är tillgängliga för marina däggdjur, vilket sedan resulterar i marina däggdjurs biogeografiska förändringar. Dessutom, om en art inte lyckas migrera till en lämplig miljö, riskerar den att dö ut om den inte kan anpassa sig till stigande temperaturer i havet.
Nedgången i arktisk havsis leder till förlust av havsisens livsmiljö, höjda vatten- och lufttemperaturer och ökad förekomst av hårt väder. Förlusten av havsis livsmiljöer kommer att minska mängden sälbyte för marina däggdjur, särskilt isbjörnar. Havsisförändringar kan också ha indirekta effekter på djurhjorden på grund av förändringar i överföringen av patogener, påverkan på djurens kroppskondition på grund av förändringar i den bytesbaserade näringsväven och ökad exponering för giftiga ämnen som ett resultat av ökad mänsklig bosättning i den arktiska livsmiljön.
Havsnivåhöjningen är också viktig när man bedömer effekterna av global uppvärmning på marina däggdjur, eftersom det påverkar kustmiljöer som marina däggdjursarter är beroende av.
Exempel på marina däggdjur
Isbjörnar
Sälar
Sälar är ett annat marint däggdjur som är mottagligt för klimatförändringar. Ungefär som isbjörnar har vissa sälarter utvecklats för att förlita sig på havsis. De använder isplattformarna för att föda upp och föda upp unga sälungar. Under 2010 och 2011 var havsisen i nordvästra Atlanten på eller nära det lägsta någonsin och grönlandssälar och vikare som växte på tunn is såg ökade dödligheter. Antarktiska pälssälar i Sydgeorgien i södra Atlanten såg extrema minskningar under en 20-årig studie, under vilken forskare mätte ökade havstemperaturavvikelser.
Delfiner
Delfiner är marina däggdjur med bred geografisk utsträckning, vilket gör dem mottagliga för klimatförändringar på olika sätt. Den vanligaste effekten av klimatförändringar på delfiner är de ökande vattentemperaturerna över hela världen. Detta har fått en stor mängd delfinarter att uppleva intervallförskjutningar, där arterna flyttar från sin typiska geografiska region till kallare vatten. En annan bieffekt av ökande vattentemperaturer är ökningen av skadliga algblomningar , vilket har orsakat en massdöd av flasknosdelfiner.
Klimatförändringarna har haft en betydande inverkan på olika delfinarter. Till exempel: I Medelhavet har ökade havstemperaturer , salthalt , uppväxtintensitet och havsnivåer lett till en minskning av bytesresurserna, vilket orsakat en brant minskning av den kortnäbbade vanliga delfinsubpopulationen i Medelhavet, som klassades som hotad. 2003. I Shark Bays världsarvsområde i västra Australien hade den lokala populationen av flasknosdelfinen från Indo-Stillahavsområdet en betydande nedgång efter en marin värmebölja 2011. Floddelfiner påverkas starkt av klimatförändringar eftersom höga avdunstningshastigheter, ökat vatten temperaturer, minskad nederbörd och ökad försurning förekommer.
Potentiella återkopplingseffekter
Metanfrigöring från metanklatrat
Stigande havstemperaturer har också potential att påverka metanklatratreservoarer som ligger under havsbottensedimenten. Dessa fångar in stora mängder av växthusgasen metan , som havsuppvärmningen har potential att frigöra. Det anses dock för närvarande osannolikt att gasklatrater (mest metan) i undervattensklatrater kommer att leda till en "detekterbar avvikelse från utsläppsbanan under detta århundrade".
År 2004 beräknades det globala lagret av metanklatrater från havet uppta mellan en och fem miljoner kubikkilometer .
Förebyggande
Metoderna för att förhindra eller minska ytterligare effekter av klimatförändringar på haven involverar globala minskningar av växthusgasutsläpp ( klimatförändringsbegränsning ), såväl som regionala och lokala begränsnings- och förvaltningsstrategier som går framåt.
Se även
- Blått kol
- Kolbindning
- Effekter av klimatförändringar på önationer
- Effekter av klimatförändringar på vattnets kretslopp
- Särskild rapport om havet och kryosfären i ett förändrat klimat ( 2019)
- Hållbart fiske
-
Klimatförändringsportal
-
Oceans portal
Anteckningar
externa länkar
- IPCC:s arbetsgrupp I (WG I) . Intergovernmental Panel on Climate Change group som bedömer de fysiska vetenskapliga aspekterna av klimatsystemet och klimatförändringarna.
- Klimat från Världsmeteorologiska organisationen
- Klimatförändringar FN:s avdelning för ekonomi och sociala frågor hållbar utveckling
- Effekter av klimatförändringar från Met Office
- FN:s miljöprogram och klimatförändringar
- FAO - Fiske och vattenbruk
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
