Kustwateren spelen een belangrijke rol in de koolstofcyclus door koolstof over te brengen naar de open oceaan of het te begraven in wetlandbodems en oceaansedimenten, blijkt uit een nieuwe studie.

Het team, onder leiding van Raymond Najjar, hoogleraar oceanografie aan Penn State's College of Earth and Mineral Sciences, bouwde het eerste bekende koolstofbudget van de oostkust van Noord-Amerika vanaf de zuidpunt van Nova Scotia, Canada, naar de zuidpunt van Florida. Ze volgden de stromen van organische en anorganische koolstof in en uit kustwateren.

De kringloop van koolstof in de open oceaan en op het land is de focus geweest van veel onderzoek, maar kustwateren, die de twee gebieden begrenzen, door de kieren zijn gevallen, ' zei Najjar.

"Kustwateren hebben een hele reeks problemen die moeilijk aan te pakken zijn, zoals de getijden die bepaalde gebieden twee keer per dag treffen, en dit heeft het moeilijk gemaakt om dit gebied op te nemen in kwantitatieve modellen, " zei hij. "We erkenden dat daar een gat was en dachten dat we een koolstofbudget moesten ontwikkelen, zodat we konden zien wat we wel en niet weten."

Modellen zijn de belangrijkste manier waarop wetenschappers toekomstige koolstofdioxideniveaus in de atmosfeer voorspellen, die ons op hun beurt vertellen hoeveel de mondiale oppervlaktetemperatuur kan stijgen door het broeikaseffect. Dit nieuwe onderzoek helpt om vast te stellen hoe kustwateren de atmosferische koolstofdioxideniveaus beïnvloeden en, beurtelings, klimaat.

Najjar begon dit onderzoek in 2012 en werkt sindsdien samen met 29 andere wetenschappers die gespecialiseerd zijn in verschillende aspecten van kustoceanografie. Het team verzamelde gegevens uit tientallen gepubliceerde onderzoeken om te kwantificeren hoeveel koolstof er binnenkomt, uitgangen en wordt getransformeerd in de kustwateren van het oosten van Noord-Amerika. Ze rapporteren in Global Biogeochemical Cycles dat, van de koolstof die de kustwateren binnenkomt via rivieren en de atmosfeer, ongeveer 20 procent wordt begraven terwijl 80 procent naar de open oceaan stroomt.

De studie verdeelde kustwateren in getijdengebieden, estuaria en de wateren van het continentaal plat. Getijdenwetlands en estuaria, ondanks dat het de kleinste ecosystemen in het onderzoeksdomein zijn op 2,4 procent en 9 procent van het gebied, respectievelijk, het grootste deel van de koolstof in de regio begraven, het team gevonden. Getijdenwetlands begroeven 42 procent van de koolstof in de studie en estuaria begroeven 38 procent, voor een totaal van 80 procent van de koolstofafzetting in kustwateren.

Volgens Najjar komt dit door de relatief geringe diepte van het water in wetlands en estuaria. evenals het feit dat rivieren levensondersteunende stikstof naar deze ecosystemen brengen.

"De manier waarop koolstof wordt begraven, begint meestal met fotosynthese, waardoor koolstofdioxide wordt omgezet in organisch materiaal in de vorm van plankton, moeras gras, mangroven, of zeegras, " zei hij. "Uiteindelijk sterft dat materiaal en bezinkt het naar de bodem. Maar de wateren van het continentaal plat zijn dieper dan getijdengebieden en estuaria, dus er is meer tijd voor bacteriën en andere dieren om deze dode materie te consumeren voordat het kan worden begraven."

Koolstofbegraving is een belangrijke maatstaf als het gaat om het voorspellen van toekomstige atmosferische koolstofdioxideniveaus omdat, zodra koolstof in de sedimenten zit, het heeft het potentieel om daar te blijven en niet bij te dragen aan het broeikaseffect. Echter, de kwetsbaarheid van de kustzone, Najjar zei, reden tot zorg zou kunnen zijn.

"Terwijl de zeespiegel blijft stijgen en de kusten verstoren, een deel van de begraven koolstof kan worden ingeademd en in de vorm van koolstofdioxide in de atmosfeer terechtkomen, " hij zei.

Het team gebruikte de massabalansbenadering voor hun berekeningen, waarbij wordt aangenomen dat de totale hoeveelheid koolstof die een systeem binnengaat, gelijk is aan de hoeveelheid die een systeem verlaat. Koolstofcyclus in kustwateren is complex en het team probeerde te identificeren hoe koolstof in en uit getijdengebieden stroomt, platwateren en estuaria. Het team verzamelde gegevens uit vele onderzoeken en synthetiseerde voor het eerst observaties en numerieke modeluitvoer om een ​​samenhangend beeld te krijgen van de koolstofcyclus in een groot kustgebied. De wetenschappers identificeerden ook koolstoffluxen waar verder onderzoek nodig zou zijn om onzekerheden te verminderen, inclusief de uitwisseling van koolstof tussen plankwateren en de open oceaan.

Najjar werkt nu samen met wetenschappers om een ​​koolstofbudget te creëren dat de Golf van Mexico omvat, evenals een koolstofbudget van de westelijke Noord-Amerikaanse kust.