Część globalnego oceanu, Północny Atlantyk ściśle łączy atmosferę i biogeosferę, odgrywając jednocześnie istotną rolę w klimacie, życiu i gospodarce.

Krążenie oceaniczne ma kluczowe znaczenie w moderowaniu klimatu Europy Zachodniej. Ułatwia również globalny obieg węgla, ponieważ tworzenie się głębokich wód w północnym Atlantyku jest odpowiedzialne za usuwanie ogromnych ilości CO2 z atmosfery. Brzegi oceanu są domem dla dobrze prosperujących ekosystemów.

Coraz częściej jednak północny Atlantyk jest zagrożony przez działalność człowieka. Stanowi to jedno z głównych wyzwań, przed którymi stoi nasze społeczeństwo w nadchodzących dziesięcioleciach.

Badania nad cyrkulacją oceaniczną

Północny Atlantyk stanowi krytyczne ogniwo w globalnej cyrkulacji oceanicznej, z lokalnymi wodami powierzchniowymi zatapiającymi się i tworzącymi głęboki przenośnik oceaniczny.

NIOZ jest gospodarzem obserwacyjnej sieci oceanicznej do badania formowania się głębokich wód. Obejmuje ona serię mooringów na Morzu Irmingera pomiędzy południowym krańcem Grenlandii a Islandią.

W tym obszarze wykazano, że zimowa konwekcja schłodzonej wody powierzchniowej do głębszych warstw pomaga w tworzeniu pionowego mieszania i transportu ciepła w oceanie. Zmiany w cyrkulacji wpływają również na składniki rozpuszczone i pośrednio na organizmy żyjące w tych masach wodnych.

Produktywność powierzchniowa oceanu

Na północno-wschodnim Atlantyku istnieje południowo-północny gradient geograficzny, od silnego i stale stratyfikowanego systemu w (pod)tropikach do sezonowo stratyfikowanego systemu w regionach umiarkowanych. Ten gradient zapewnia idealny system do badania, jak wpływa na produktywność i skład społeczności mikrobiologicznych.

Oceaniczne modele klimatyczne przewidują zwiększoną stratyfikację, wzmacniającą ograniczenie składników odżywczych i w konsekwencji przesunięcie społeczności fitoplanktonu w kierunku mniejszych gatunków. Zmniejszona produktywność pierwotna i zmiany w udziałach wypasu przez zooplankton i wirusowej lizy do utraty fitoplanktonu są oczekiwane. To, czy dominującym czynnikiem strat jest wypas czy liza wirusowa, będzie decydować o przepływie węgla i składników pokarmowych przez sieć pokarmową, albo do wyższych poziomów troficznych (wypas), albo do rozpuszczonej materii organicznej i zwiększonej aktywności pętli mikrobiologicznej (liza wirusowa).

Wstępne wyniki badań NIOZ pokazują, że generalnie liza wirusowa i wypas są równie ważne. Jednakże udział lizy wirusowej wzrastał wraz z rozwarstwieniem w kierunku subtropików, co wskazuje na bardziej regeneracyjny system. Oczekuje się, że sytuacja ta rozszerzy się na bardziej północne szerokości geograficzne, kiedy stratyfikacja wzrośnie z powodu ocieplenia powierzchniowej warstwy oceanu. To z kolei będzie miało również konsekwencje dla ekosystemów głębinowych.

Ekosystemy głębinowe

W przeciwieństwie do powszechnego przekonania, głębsze części północnego Atlantyku są domem dla unikalnych, dobrze prosperujących ekosystemów, w tym zimnowodnych raf koralowych, gąbek i zbiorowisk ujść hydrotermalnych.

BadaniaNIOZ pokazują te ekosystemy prosperujące na dużych głębokościach w ciemnym i zimnym oceanie, gdzie podaż żywności jest ograniczona.

Ekosystemy głębinowe nie tylko charakteryzują się wysoką bioróżnorodnością i biomasą, zapewniając siedliska dla szerokiej gamy bezkręgowców i ryb, ale także tworzą gorące punkty mineralizacji węgla. Zimnowodne koralowce i gąbki budują systemy rafowe tak duże jak rafy tropikalne. Wyjątkowo, żyją one bez światła i zależą od ich zaopatrzenia w żywność od produktywności pierwotnej na powierzchni oceanu.

Chemia oceanu

Krążenie oceaniczne również określa dostępność składników odżywczych w warstwie powierzchniowej, a tym samym produktywność biologiczną. Życie w oceanie zależy od występowania składników odżywczych i metali śladowych, co wpływa na funkcjonowanie całych ekosystemów.

NIOZ uczestniczy w dużych projektach na Północnym Atlantyku, takich jak GEOTRACES, których celem jest identyfikacja procesów i ilościowe określenie strumieni, które kontrolują dystrybucję kluczowych pierwiastków śladowych i izotopów w oceanie. System pobierania próbek ultra czystej wody PRISTINE został opracowany w ścisłej współpracy z naszym działem NMF, aby umożliwić naukowcom pomiar ultra niskich stężeń metali śladowych występujących w wielu obszarach oceanów.

Rzeki i topniejący lód morski mogą wzbogacać ocean w składniki odżywcze i metale śladowe. Pył z Sahary transportowany na duże odległości przez atmosferę z przybrzeżnymi wiatrami handlowymi jest potencjalnym nawozem oceanu, jak również. NIOZ śledzi pył pochodzący z pustyni Sahara na całym Oceanie Atlantyckim za pomocą transatlantyckiego zestawu zacumowanych urządzeń.

Paleoceanografia

NIOZ pracuje również nad analizą rdzeni osadów głębinowych w celu rekonstrukcji przeszłości geologicznej.

Dzisiaj najgłębsze części naszych oceanów zawierają wystarczającą ilość tlenu, aby utrzymać wysoką różnorodność dużych zwierząt. Ale w przeszłości było inaczej, kiedy panowały warunki podobne do Morza Czarnego, z szeroko rozpowszechnioną beztlenową warstwą wody dennej. Co spowodowało takie punkty krytyczne i jakie to miało konsekwencje dla atmosferycznego poziomu CO2 i klimatu?

W okresach glacjalnych i interglacjalnych Północny Atlantyk odgrywał główną rolę jako modulator zmian klimatycznych poprzez różnice w transporcie ciepła i tworzeniu się wód głębinowych. Badania wysokorozdzielczych archiwów z okresu ostatniego zlodowacenia wykazały, że gwałtowne zmiany cyrkulacji północnoatlantyckiej miały wpływ na klimat w skali globalnej.

.