Van het verzamelen van veldmonsters in het bevroren ijspak van de oceaan tot het analyseren van satellietbeelden in het comfort van zijn kantoor in Stanford, Kevin Arrigo heeft geprobeerd erachter te komen hoe het snel dunner wordende ijs van de wereld de polaire voedselketens beïnvloedt. Arrigo, een professor in Aardsysteemwetenschap aan de Stanford School of Earth, Energie &Milieuwetenschappen, ontdekte dat terwijl smeltend ijs de milieuproblemen wereldwijd dreigt te versterken, terugtrekking van de ijskap kan het broodnodige voedsel leveren in lokale ecosystemen.

Door dit werk, Arrigo ontdekte dat dunner wordend ijs aan de polen de polaire voedselwoestijnen kan verlichten door de fytoplanktonbloei uit te breiden. Echter, de zilveren rand geassocieerd met smeltend ijs kan de dreigende bedreigingen niet goedmaken, zoals de stijgende zeespiegel, geassocieerd met ongecontroleerde glaciale krimp.

Arrigo, die ook de Donald en Donald M. Steel Professor in Earth Sciences is, sprak met Stanford Report over zijn werk aan polaire fytoplanktonbloei en besprak of recent nieuws over het uiteenvallen van zee-ijs suggereert dat we een omslagpunt hebben bereikt.

Wat heb je geleerd over hoe gletsjersmelt voedselketens beïnvloedt in de extreme omgevingen van de polen?

Het blijkt dat wanneer gletsjers worden gevormd, ze accumuleren deeltjes en stof die essentiële voedingsstoffen bevatten zoals ijzer, waarvan alle levende wezens afhankelijk zijn om te overleven. Als gletsjers smelten, ze voegen voedingsstoffen toe aan de oceaan en bevruchten het lokale ecosysteem. In Groenland en Antarctica, de oceaan heeft een tekort aan ijzer, dus smeltende gletsjers maken het gebrek aan ijzer goed.

Fotosynthetiserend fytoplankton vormt de basis van het voedselweb in de oceaan en heeft veel licht en voedingsstoffen nodig om te groeien. Aangezien er aan de polen beperkt ijzer beschikbaar is voor deze zuurstofproducerende fabrieken, ijzerinput van smeltende gletsjers zorgt ervoor dat het fytoplankton steeds sneller groeit. We noemen deze enorme groei van de fytoplanktonpopulatie een algenbloei en hebben ontdekt dat deze bloei de hoeveelheid voedsel die beschikbaar is voor dieren in deze gebieden dramatisch verhoogt. Meer voedsel betekent meer groei, die de productiviteit van de regio opdrijft en biologische hotspots creëert waar de grootste concentraties zeevogels, zeehonden en walvissen verzamelen.

Je bestudeert ook de fytoplanktonbloei die optreedt in de buurt van polynyas - uitgestrekte open oceaan omringd door ijs - die je hebt beschreven als de drinkplaatsen van Antarctica. Wat bedoel je daarmee?

Polynyas zijn echt netjes. Polynyas zijn gewoon gebieden met open water omgeven door ijs, en over het algemeen plaatsen waar je ijs zou verwachten, maar dat is niet zo. We vinden ze overal aan de kust van Antarctica, en de belangrijkste reden dat ze ontstaan ​​is wanneer er echt koude lucht langs de zijkanten van de Antarctische ijskap naar beneden komt, ze blazen offshore de kuststreek in en blazen het ijs weg. In de lente als de zon opkomt, het fytoplankton in polynyas groeit sneller dan waar dan ook in het gebied. Polynyas zijn meestal ecologische oases die onevenredig belangrijk zijn voor hun grootte, waar dieren samenkomen in grote kolonies om te profiteren van de zeer productieve en voedselrijke wateren.

Het klinkt alsof je onderzoek een voordeel laat zien aan smeltende gletsjers. Is dat waar?

Op plaatsen waar nog zo'n tekort aan ijzer is, smeltende gletsjers zullen de productie de komende jaren blijven stimuleren door voedsel te leveren aan een breed scala aan dieren. Ook, omdat fytoplankton CO2 uit de atmosfeer haalt, deze bloemen helpen de planeet te koelen, die het smelten van gletsjers vertraagt.

Echter, niets van dit alles gaat de negatieve effecten van smeltend ijs tegen, zoals zeespiegelstijging of verlies van kritieke habitat, omdat het een klein effect is dat overspoeld zal worden door vrijwel alles wat we doen op het gebied van het verbranden van fossiele brandstoffen.

Dus als het slechte opweegt tegen het goede in termen van smeltend ijs, hoe kunnen we het proces van glaciale terugtrekking vertragen?

Het ligt voor de hand om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de CO2-concentraties in de atmosfeer te verlagen, zodat de opwarming zo snel stopt. Het noordpoolgebied warmt zo snel op als het is, omdat er een terugkoppeling is tussen het zonlicht dat binnenkomt en de aarde die het zonlicht weerkaatst, genaamd de ijs-albedo feedback. Een van de redenen waarom de Noordelijke IJszee en de Zuidelijke Oceaan zo koud zijn, is omdat ze ijzig zijn en veel van de warmte weerkaatsen die ze terug in de ruimte krijgen.

Wat er nu gebeurt is omdat we meer ijs smelten, we reflecteren veel minder van het zonlicht terug naar de ruimte en de oceaan absorbeert warmte in plaats van weerkaatst. Dus het noordpoolgebied warmt twee keer zo snel op als de rest van de aarde, omdat het normaal dit ijs heeft om de warmte terug naar de ruimte te reflecteren.

Het is bijna een Ponzi-schema. Een tijdje kun je die initiële investeerders blijven betalen, of in dit geval voorkomen dat wat ijs smelt, maar uiteindelijk beginnen de nieuwe investeerders op te drogen en is er gewoon niet genoeg geld – of ijs – meer om de operatie te ondersteunen. Het is hetzelfde soort ding. De ijs-albedo-feedback is op dit traject waar je op het punt komt dat er zo weinig ijs in het noordpoolgebied is dat het niet het verkoelende effect heeft dat het vroeger had en het gewoon opwarmt.

Gezien het recente nieuws over het voortijdig uiteenvallen van het dikste zee-ijs van de Noordpool, denk je dat we een omslagpunt naderen in termen van snel verdwijnend ijs?

Misschien zitten we nu op het kantelpunt, en vanuit het perspectief van de zeespiegelstijging maak ik me er zeker zorgen over. Er wordt gesproken over de mogelijkheid van een catastrofale ineenstorting van de West-Antarctische ijskap - het lijkt steeds sneller te smelten dan we blijven voorspellen dat het zal smelten. Dat is zeker een zorg.

What are you doing to mitigate the impacts of disappearing ice at the poles?

We're currently working on a project with the Center for Ocean Solutions to see what are the likely outcomes of melting ice, and the associated increased exploitation of resources, in the Arctic now that it's becoming more accessible. So what are the likely impacts – or at least what are the possible impacts – of increased shipping, increased oil exploration, combined with increased melting of ice, increased ocean acidification, and how will that affect the ecosystems in the Arctic?

We are interested in the implications rapidly melting ice has on the populations that live there, that rely on those resources for food every day. What's it going do for bowhead whaling and the salmon fisheries? We want to apply natural capital risk-assessment models to the Arctic that will allow us to identify places that are most at-risk and try to do some assessments by looking at multiple stressors on the Arctic to see if there are leverage points in the system where we can actually make a difference.