De Noord-Atlantische Oceaan, die deel uitmaakt van de wereldoceaan, is nauw verbonden met de atmosfeer en de bio-geosfeer en speelt een belangrijke rol in het klimaat, het leven en de economie.
De circulatie van de oceaan is van cruciaal belang voor de matiging van het West-Europese klimaat. Zij vergemakkelijkt ook de mondiale koolstofcyclus, aangezien de vorming van diep water in de Noord-Atlantische Oceaan verantwoordelijk is voor de verwijdering van enorme hoeveelheden CO2 uit de atmosfeer. De oceaanranden zijn de thuisbasis van bloeiende ecosystemen.
De Noord-Atlantische Oceaan wordt echter steeds meer bedreigd door menselijke activiteiten. Dit vormt een van de belangrijkste uitdagingen voor onze samenleving in de komende decennia.
Onderzoek naar oceaancirculatie
De Noord-Atlantische Oceaan vormt een kritieke schakel in de mondiale oceaancirculatie, waarbij lokaal oppervlaktewater zinkt en de transportband voor de diepe oceaan vormt.
NIOZ beschikt over een oceaanobservatienetwerk om de vorming van diep water te bestuderen. Dit omvat een reeks ligplaatsen in de Irminger Zee tussen de zuidpunt van Groenland en IJsland.
In dit gebied is aangetoond dat winterconvectie van afgekoeld oppervlaktewater naar diepere lagen helpt verticale menging en warmtetransport in de oceaan tot stand te brengen. Veranderingen in de circulatie hebben ook gevolgen voor de opgeloste bestanddelen en indirect voor de organismen die in deze watermassa’s leven.
Productiviteit aan het oppervlak van de oceaan
In het noordoostelijk deel van de Atlantische Oceaan bestaat een zuid-noord geografische gradiënt, van een sterk en permanent gestratificeerd systeem in de (sub)tropen tot een seizoensgebonden gestratificeerd systeem in de gematigde streken. Deze gradiënt biedt een ideaal systeem om te onderzoeken hoe de productiviteit en de samenstelling van microbiële gemeenschappen worden beïnvloed.
Oceaanse klimaatmodellen voorspellen een toegenomen stratificatie, waardoor de beperking van nutriënten toeneemt en bijgevolg een verschuiving van de fytoplanktongemeenschap naar kleinere soorten optreedt. Een verminderde primaire productiviteit en veranderingen in het aandeel van begrazing door zoöplankton en virale lysis in het verlies van fytoplankton worden verwacht. Of begrazing dan wel virale lysis de dominante verliesfactor is, zal de stroom van koolstof en nutriënten door het voedselweb bepalen, hetzij naar de hogere trofische niveaus (begrazing), hetzij naar opgelost organisch materiaal en verhoogde activiteit van de microbiële kringloop (virale lysis).
Voorlopige resultaten van NIOZ-onderzoek tonen aan dat virale lysis en begrazing in het algemeen ongeveer even belangrijk zijn. Het aandeel van virale lysis neemt echter toe met de stratificatie naar de subtropen toe, wat wijst op een meer regeneratief systeem. Verwacht wordt dat deze situatie zich zal uitbreiden tot meer noordelijke breedtegraden wanneer de stratificatie toeneemt als gevolg van de opwarming van de oceaanoppervlaktelaag. Dit zal op zijn beurt ook gevolgen hebben voor de diepzee-ecosystemen.
Diepzee-ecosystemen
In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, herbergen de diepere delen van de Noord-Atlantische Oceaan unieke, bloeiende ecosystemen, waaronder koudwaterkoraalriffen, sponsgronden en hydrothermale ventgemeenschappen.
NIOZ-studies tonen aan dat deze ecosystemen gedijen op grote diepte in de donkere en koude oceaan, waar het voedselaanbod beperkt is.
Diepzee-ecosystemen worden niet alleen gekenmerkt door een grote biodiversiteit en biomassa, en bieden een habitat aan een breed scala van ongewervelden en vissen, maar vormen ook hotspots van koolstofmineralisatie. Koudwaterkoralen en sponzen bouwen rifsystemen die even groot zijn als tropische riffen. Uniek is dat zij zonder licht leven en voor hun voedselvoorziening afhankelijk zijn van de primaire productiviteit aan de oppervlakte van de oceaan.
Ocean chemistry
Ocean circulation determines also the availability of nutrients at the surface layer, and hence biological productivity. Het leven in de oceaan is afhankelijk van de aanwezigheid van voedingsstoffen en spoormetalen, wat het functioneren van hele ecosystemen beïnvloedt.
NIOZ neemt deel aan grote projecten in het noordelijk deel van de Atlantische Oceaan, zoals GEOTRACES, dat tot doel heeft processen te identificeren en fluxen te kwantificeren die de verdeling van belangrijke spoorelementen en isotopen in de oceaan regelen. Het superschone waterbemonsteringssysteem PRISTINE werd ontwikkeld in nauwe samenwerking met onze NMF-afdeling om wetenschappers in staat te stellen de ultralage concentraties van spoormetalen te meten die in veel gebieden van de oceanen voorkomen.
Rivieren en smeltend zee-ijs kunnen de oceaan verrijken met voedingsstoffen en spoormetalen. Saharastof dat over grote afstanden door de atmosfeer wordt vervoerd met de aflandige passaatwinden, is eveneens een potentiële meststof voor de oceaan. Het NIOZ traceert stof afkomstig van de Sahara-woestijn over de hele Atlantische Oceaan, met een trans-Atlantische reeks afgemeerde apparatuur.
Palaeoceanografie
NIOZ werkt ook aan de analyse van diepzee-sedimentkernen om het geologische verleden te reconstrueren.
Heden ten dage bevatten de diepste delen van onze oceanen voldoende zuurstof om een grote diversiteit aan grote dieren te ondersteunen. Maar in het verleden was dat anders, toen er omstandigheden heersten zoals in de Zwarte Zee, met een wijdverbreide anaërobe bodemwaterlaag. Wat was de oorzaak van dergelijke omslagpunten en welke gevolgen had dit voor het CO2-niveau in de atmosfeer en het klimaat?
Op glaciale-interglaciale tijdschalen heeft de Noord-Atlantische Oceaan een belangrijke rol gespeeld als modulator van de klimaatverandering door verschillen in warmtetransport en vorming van diep water. Studies op basis van hoge-resolutie archieven van de laatste ijstijd hebben aangetoond dat snelle veranderingen in de Noord-Atlantische circulatie het klimaat wereldwijd hebben beïnvloed.