Nordatlanten är en del av det globala havet och har en nära koppling mellan atmosfären och biogeosfären, samtidigt som det spelar en viktig roll för klimatet, livet och ekonomin.
Oceanens cirkulation är avgörande för att moderera Västeuropas klimat. Den underlättar också den globala kolcykeln, eftersom bildandet av djupvatten i Nordatlanten ansvarar för att stora mängder koldioxid avlägsnas från atmosfären. Havsranden är hemvist för blomstrande ekosystem.
Nordatlanten hotas dock i allt högre grad av mänsklig verksamhet. Detta utgör en av de största utmaningarna som vårt samhälle står inför under de kommande decennierna.
Forskning om havscirkulationen
Nordatlanten utgör en kritisk länk i den globala havscirkulationen, med lokalt ytvatten som sjunker och bildar djuphavets transportband.
NIOZ är värd för ett observationsnätverk i havet för att studera djupvattenbildningen. Detta omfattar en serie förtöjningar i Irmingerhavet mellan Grönlands sydspets och Island.
I detta område har vinterkonvektion av kylt ytvatten till djupare lager visat sig bidra till att skapa vertikal blandning och värmetransport i havet. Förändringar i cirkulationen påverkar också de lösta beståndsdelarna och indirekt de organismer som lever i dessa vattenmassor.
Oceanernas ytproduktivitet
I nordöstra Atlanten finns en geografisk gradient från syd till nord, från ett starkt och permanent skiktat system i (sub)tropikerna till ett säsongsmässigt skiktat system i de tempererade områdena. Denna gradient utgör ett idealiskt system för att undersöka hur produktiviteten och sammansättningen av mikrobiella samhällen påverkas.
Oceaniska klimatmodeller förutspår ökad skiktning, ökad näringsbegränsning och följaktligen en förskjutning av fytoplanktonsamhället mot mindre arter. Man förväntar sig minskad primärproduktivitet och förändringar i andelen betning av zooplankton och viral lysis i förhållande till fytoplanktonförlusten. Om betning eller viruslys är den dominerande förlustfaktorn kommer att avgöra flödet av kol och näringsämnen genom näringsväven, antingen till högre trofiska nivåer (betning) eller till löst organiskt material och ökad aktivitet i det mikrobiella kretsloppet (viruslys).
Förberedande resultat från NIOZ-forskningen visar att viruslys och betning generellt sett är ungefär lika viktiga. Andelen viral lysis ökade dock med stratifieringen mot subtropikerna, vilket tyder på ett mer regenerativt system. Denna situation förväntas utvidgas till nordligare breddgrader när stratifieringen ökar på grund av uppvärmningen av havets ytskikt. Detta kommer i sin tur också att få konsekvenser för ekosystemen på djupt vatten.
Djuphavsekosystem
I motsats till vad många tror är de djupare delarna av Nordatlanten hemvist för unika, blomstrande ekosystem, bland annat kallvattenkorallrev, svampmarker och samhällen med hydrotermiska skorstenar.
NIOZ-studier visar att dessa ekosystem frodas på stora djup i det mörka och kalla havet, där tillgången på föda är begränsad.
Djuphavsekosystem kännetecknas inte bara av hög biologisk mångfald och biomassa, vilket ger livsmiljöer för ett stort antal ryggradslösa djur och fiskar, utan de utgör också hotspots för kolmineralisering. Kallvattenkoraller och svampar bygger revsystem som är lika stora som tropiska rev. De lever utan ljus och är beroende av den primära produktiviteten vid havsytan för sin livsmedelsförsörjning.
Oceanernas kemi
Oceanernas cirkulation bestämmer också tillgången på näringsämnen i ytskiktet, och därmed den biologiska produktiviteten. Livet i havet är beroende av förekomsten av näringsämnen och spårmetaller, vilket påverkar hela ekosystemens funktion.
NIOZ deltar i stora projekt i Nordatlanten som GEOTRACES, vars syfte är att identifiera processer och kvantifiera flöden som styr fördelningen av viktiga spårämnen och isotoper i havet. Det ultrarena vattenprovtagningssystemet PRISTINE utvecklades i nära samarbete med vår NMF-avdelning för att göra det möjligt för forskare att mäta de ultralåga koncentrationer av spårmetaller som förekommer i många områden i haven.
Floder och smältande havsis kan berika havet med näringsämnen och spårmetaller. Saharas stoft som transporteras över stora avstånd genom atmosfären med de havsgående passadvindarna är också ett potentiellt gödningsmedel för havet. NIOZ spårar damm med ursprung i Saharaöknen över hela Atlanten med en transatlantisk uppsättning förtöjd utrustning.
Paläoceanografi
NIOZ arbetar också med analys av djuphavssedimentkärnor för att rekonstruera det geologiska förflutna.
I dag innehåller de djupaste delarna av våra oceaner tillräckligt med syre för att stödja en stor mångfald av stora djur. Men förr i tiden har detta varit annorlunda, då det rådde liknande förhållanden som i Svarta havet, med ett utbrett anaerobt bottenvattenskikt. Vad orsakade sådana omvälvningar och vilka konsekvenser fick detta för koldioxidnivåerna i atmosfären och klimatet?
På glaciala och interglaciala tidsskalor har Nordatlanten spelat en viktig roll som en modulerande faktor för klimatförändringarna genom skillnader i värmetransport och djupvattenbildning. Studier av högupplösta arkiv från den senaste istiden har visat att snabba förändringar i den nordatlantiska cirkulationen påverkade klimatet globalt.