Součást světového oceánu, severní Atlantik, úzce propojuje atmosféru a biosféru a zároveň hraje významnou roli v klimatu, životě a hospodářství.

Oceánská cirkulace má zásadní význam pro mírnění klimatu západní Evropy. Usnadňuje také globální koloběh uhlíku, protože tvorba hlubokých vod v severním Atlantiku je zodpovědná za odstraňování obrovského množství CO2 z atmosféry. Okraje oceánu jsou domovem prosperujících ekosystémů.

Severní Atlantik je však stále více ohrožován lidskou činností. To představuje jednu z hlavních výzev, kterým bude naše společnost v příštích desetiletích čelit.

Výzkum oceánské cirkulace

Severní Atlantik představuje kritický článek globální oceánské cirkulace, kdy se místní povrchové vody potápějí a vytvářejí hlubokomořský dopravník.

NIOZ hostí pozorovací oceánskou síť pro studium tvorby hlubokých vod. Ta zahrnuje řadu kotvišť v Irmingerově moři mezi jižním cípem Grónska a Islandem.

V této oblasti se ukázalo, že zimní konvekce ochlazené povrchové vody do hlubších vrstev pomáhá vytvářet vertikální míchání a přenos tepla v oceánu. Změny v cirkulaci také ovlivňují rozpuštěné složky a nepřímo i organismy žijící v těchto vodních masách.

Produktivita povrchu oceánu

V severovýchodním Atlantiku existuje geografický gradient od jihu k severu, od silného a trvale stratifikovaného systému v (sub)tropech až po sezónně stratifikovaný systém v oblastech mírného pásma. Tento gradient představuje ideální systém pro zkoumání vlivu na produktivitu a složení mikrobiálních společenstev.

Oceánské klimatické modely předpovídají zvýšenou stratifikaci, posílení omezení živin a následně posun společenstva fytoplanktonu směrem k menším druhům. Očekává se snížení primární produktivity a změny v podílu spásání zooplanktonem a virové lýzy na úbytku fytoplanktonu. To, zda bude dominantním faktorem ztrát spásání nebo virová lýza, bude určovat tok uhlíku a živin potravním řetězcem buď do vyšších trofických úrovní (spásání), nebo do rozpuštěné organické hmoty a zvýšené aktivity mikrobiální smyčky (virová lýza).

Předběžné výsledky výzkumu NIOZ ukazují, že obecně jsou virová lýza a spásání přibližně stejně důležité. Podíl virové lýzy se však zvyšoval se stratifikací směrem k subtropům, což svědčí o regenerativnějším systému. Očekává se, že se tato situace rozšíří do severnějších zeměpisných šířek, až se v důsledku oteplování povrchové vrstvy oceánu zvýší stratifikace. In turn, this will also have consequences for deep water ecosystems.

Deep-sea ecosystems

V rozporu s obecným přesvědčením jsou hlubší části severního Atlantiku domovem jedinečných, prosperujících ekosystémů, včetně studenovodních korálových útesů, houbových oblastí a společenstev hydrotermálních průduchů.

Studie NIOZ ukazují, že tyto ekosystémy prosperují ve velkých hloubkách v temném a chladném oceánu, kde je nabídka potravy omezená.

Hlubokomořské ekosystémy se vyznačují nejen vysokou biologickou rozmanitostí a biomasou, poskytují životní prostředí široké škále bezobratlých živočichů a ryb, ale také tvoří ohniska mineralizace uhlíku. Studenovodní koráli a houby vytvářejí útesové systémy stejně velké jako tropické útesy. Jejich jedinečnost spočívá v tom, že žijí bez světla a jejich potravní nabídka závisí na primární produktivitě v povrchové vrstvě oceánu.

Oceánská chemie

Oceánská cirkulace rovněž určuje dostupnost živin v povrchové vrstvě, a tím i biologickou produktivitu. Život v oceánu závisí na převaze živin a stopových kovů, což ovlivňuje fungování celých ekosystémů.

NIOZ se podílí na velkých projektech v severním Atlantiku, jako je GEOTRACES, jehož cílem je identifikovat procesy a kvantifikovat toky, které řídí distribuci klíčových stopových prvků a izotopů v oceánu. V úzké spolupráci s naším oddělením NMF byl vyvinut systém pro odběr vzorků ultračisté vody PRISTINE, který vědcům umožňuje měřit velmi nízké koncentrace stopových kovů vyskytujících se v mnoha oblastech oceánů.

Řeky a tající mořský led mohou obohacovat oceán o živiny a stopové kovy. Potenciálním hnojivem oceánu je také saharský prach přenášený na velké vzdálenosti atmosférou s pobřežními pasáty. NIOZ sleduje prach pocházející ze saharské pouště napříč celým Atlantským oceánem pomocí transatlantické soustavy zakotvených zařízení.

Paleoceánografie

NIOZ pracuje také na analýze hlubokomořských sedimentárních jader s cílem rekonstruovat geologickou minulost.

Dnes je v nejhlubších částech našich oceánů dostatek kyslíku pro vysokou rozmanitost velkých živočichů. V minulosti tomu však bylo jinak, kdy panovaly podobné podmínky jako v Černém moři s rozsáhlou anaerobní vrstvou spodní vody. Co způsobilo takové zlomové okamžiky a jaké to mělo důsledky pro hladinu CO2 v atmosféře a klima?

Na časové škále ledových a meziledových dob hrál severní Atlantik významnou roli jako modulátor klimatických změn díky rozdílům v přenosu tepla a tvorbě hlubokých vod. Studie na základě archivů s vysokým rozlišením z posledního glaciálu ukázaly, že rychlé změny severoatlantické cirkulace ovlivňovaly klima v globálním měřítku.