Klimatförändringar i Antarktis med hjälp av in-situ och satellitdata Melissa Chierici Associate professor Department of Chemistry Marine Chemistry University of Gothenburg
Upplägg Introduktion till Antarktis Observerade klimatförändringar CO 2 i haven kring Antarktis Mätningar på IB Oden Skapa algoritmer m in situ + satellit data Klimatförändring och effekt på CO 2 utbyte
Havsisens säsongsvariation spelar en stor roll i södra ishavet 80% smälter på sommaren Istäcket spelar en enorm roll för ekosystem, jordens värmebudget, processer i hav och land osv. FEB Månadsmedelvärde havsiskoncentration (1987-91; SSMR,SSM/I) USGS (Schweitzer, 1995) AUG
Ekosystem Kejsarpingvin Adeliépingvin kejsarpingvin leopardsäl krabbätarsälar isalger krill Antarktisk vikval
Havet och strömmarna Antarctic Circumpolar Current Trycker vatten norrut 1. Länk till alla hav 2. hav-luft utbyte av gaser, syre och koldioxid. Södra oceanen koldioxidsänka. 3. Djupvattenbildning och havscirkulationen.
Havet påverkar kalvning av landfast is Uppvällning av varmt vatten under isshelfen
Observerade förändringar Antarktiska halvön 6 C varmare vintrar sedan 1950 Medel T 0.5 C/ decennium varmare 6 isshelfer har försvunnit 87% minskning av glaciärer (marina) Marina ekosystem förändringar
Wilkins Isshelf (WAP) 6 Mars 2008 NSIDC processed these images from the NASA Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) sensor, which flies on NASA's M.Chierici, Earth Fjärranalysdagarna, Observing System 11 mars, Aqua Djurönäset and Terra satellites.
Temperaturförändring på land Trender från T IR data Satellite thermal infrared och data från Automatiska väderstationer Ö. Antarktis V Ö År V. Antarktis Västra Antarktis: +0.17 ± 0.06 C Östra Antarktis: +0.10 ± 0.07 C Kontinenten: +0.12 ± 0.07 C Steig et al., 2008 10-års trender
Observerade förändringar: havet ACC varmare och färskare +ACC närmre Antarktis Kortare säsong med is Mindre istäcke men också mer is! Ekosystem förändringar. Isberoende arter har minskat. Krill, Adelié pingviner, diatoméer salper, växtpl.öppet havsarter, icke isberoende pingvinarter
Havet: Förändringar i längden av istäcktsäsong Kortare issäsong Halvön Bellinghausen Amundsen Längre issäsong Weddellhavet Rosshavet Stammerjohn et al., 2008
Medelårsvärde på isutbredning, 1979-2002 +5%/ decade -7%/ decade
Koppling mellan hav och atmosfäriska system SAM = Southern Annular Mode + SAM Starkare västvindar Mer varm luft till vissa delar Halvön Amundsen Bellinghausen Varmare Mindre is Mer uppvällning av djupvatten Rosshavet Kallare Mer is Stammerjohn et al., 2008
Processer som påverkar havets CO 2 system Atm. System och temperatur Biologiska processer Havscirkulation CO 2 air CO 2 water Luft-Hav utbyte
Unikt för istäckta hav m a p CO 2 Istäcket begränsar gas utbyte*? bildning av is saltlake förstärker CO 2 transport Kallt! hög CO 2 löslighet Djupvattenbildning förstärker CO 2 transport Högt biologiskt CO 2 upptag i iszon, fronter, polynyor, randhav Känsligt för försurning pga CO 2 upptag
Global ocean CO2 observing network The Volunteer-Observing-Ships (VOS) ~3 miljoner mätningar Ökningen av pco2 i ytvattnen medel +1.5 µatm/år säsongs variation ~10-200 µatm Takahashi et al., 2009
Men Dålig säsongsupplösning Årsvariationer ännu sämre Liten datatäckning på södra halvklotet och ishav Antal månader där mätningar finns Takahashi et al., 2009
CO 2 och havet Havet har tagit upp 48% av antropogent CO 2. Södra oceanen (14 S till Antarktis) största sänkan (pco2: +1.8 µatm/år) Fartygsbaserade mätningar Subpolara delen (50-60 S): +2.1 µatm/år Istäckta delen vintern (> 60 S): + 0.8 µatm/år Jmf ökning i atmosfären ca 1.6 µatm/år Takahashi et al., 2009
Oden Southern Ocean expeditionerna 3 expeditioner till Antarktis: 2006, 2007/08, 2008/09
IB Oden i McMurdo Sound, Rosshavet
Amundsen Sea and the Ross Sea Opposing trends of sea ice extent Biogeochemical processes different? Forskningsprojekt: Biologi, kemi, fysik, miljö, däggdjur Klorofyllmätningar för jämförelse av satellit-klorofyll
Automatisk mätningar under färd och manuella provtagning i vattenpelaren Luftintag CO2 i luft Huvudlaboratoriet Havsvattenintag på 8 meters djup Rosette med CTD för vattenprovtagning i vattenpelaren
Total alkalinitet (AT) -CO 2 system mätningar Totalt löst oorganiskt kol (DIC) ph
Mount Erebus
Södra ishavet 2006, 2007, 2008 1-minuts mätningar CO 2, klorofyll, syrgas, temperatur, salthalt, vind pco2 sänka källa sänka Fransson och Chierici, 2006
Klorofyll Syrgas fronter Rosshavspolynyan Väldigt hög biologisk produktion
Satelliter ger global täckning av parametrar som kan användas för att beskriva och beräkna CO 2 i ytvattnen. Ocean colour ger Chlorophyll a biologisk produktion Nov 2006 to Dec 2006 Satellit temperatur fronter, fysiska processer Dec 2006
Satelliter och pco 2 Satellit temperatur kan användas för att bestämma pco 2sw i N. och Ekv Stilla havet, Sargasso och Karibien X X?
QuickTime and a TIFF (Uncompressed) decompressor are needed to see this picture. REmote Sensing of Carbon UptakE Producera CO 2 algoritmer från fartygs- and satellit data Multiregression Algorithm development fco 2 = f(sst, color, MLD) pco2 2 maps Shipboard sampling pco 2, SST, SSS, chl + Regional satellite SST & color data Apply algorithm to regional SST& color fields to obtain seasonal pco 2 maps Flux = k s ² pco 2 Flux maps Remote sensing SST, color & wind Wind data Algorithm development Gas transfer, k = f (U 10,SST)
Resultat: Nordatlanten 1-minuts mätningar på CO2 ombord Volunteer Observing Ships ~ 20 000 mätpunkter Vår och sommar: fco 2 sw = f(sst, chl, MLD) r 2 = 0.720, rms = 11 µatm Höst och vinter: fco 2 sw = f(sst, MLD), r 2 = 0.774, rms = 6 µatm Målsättning för att kvantifiera havens roll i det globala upptaget av koldioxid är en noggrannhet på 0.1 Gt C yr -1, vilket innebär ett max fel i CO 2 beräkningar på 10 µatm i subpolara hav. Chierici et al., DSRII 2009
Applicera på data fr södra ishavet SST från AVHRR Modeller/ Satellit eufotisk zon MLD Mixed frånlayer Djup FOAM pco 2 =f(sst, MLD, chl a) CO2 flöde chl a Från SeaWiFS MODIS
Havets CO 2 och Klimatförändringar Mindre is mer öppet hav större direkt CO 2 upptag Mindre is mindre växtplankton i isen mindre biologisk CO 2 upptag mindre CO 2 sänka SAM+ starkare västvindar mer uppvällning av CO 2 mindre CO 2 upptag SO mindre sänka/källa? Ändring i ACC mindre/mer värmetransport påverka iskalvning och havscirkulationen Mindre is mindre reflektion av värme ännu mer uppvärmning
Isberoende system MIZ CO 2 luft Öppna ocean arter POOZ Ytvatten Diatomeér krill CO 2 vatten phaeocystis salp C c Låg koltransport Djupvatten Effektiv koltransport
Tack! Svenska Polarforskningssekretariatet Kapten och besättning ombord IB Oden Foto: Daniel Barrdahl
Ljuset 24 tim solljus på sommaren 24 tim mörker på vintern Snabb ljusförändring
Högfrekeventa on-line mätningar pco 2 mätningar ytvattnet och luft Klorofyll fluorescence Löst syrgas salthalt temperatur