Onderzoekers van CU Boulder hebben een methode ontwikkeld waarmee wetenschappers de zuurgraad van de oceaan tot vijf jaar van tevoren nauwkeurig kunnen voorspellen. Dit zou visserijen en gemeenschappen die afhankelijk zijn van zeevruchten die negatief worden beïnvloed door de verzuring van de oceaan, in staat stellen zich in realtime aan te passen aan veranderende omstandigheden, verbetering van de economische en voedselzekerheid in de komende decennia.

Eerdere studies hebben aangetoond dat het een paar maanden later de zuurgraad van de oceaan kan voorspellen, maar dit is de eerste studie die aantoont dat het mogelijk is om de variabiliteit in de zuurgraad van de oceaan meerdere jaren van tevoren te voorspellen. De nieuwe methode, beschreven in Natuurcommunicatie , biedt potentieel om de versnelling of vertraging van de verzuring van de oceaan te voorspellen.

"We hebben een klimaatmodel genomen en het uitgevoerd alsof je een weersvoorspelling zou hebben, in wezen - en het model omvatte oceaanchemie, wat buitengewoon nieuw is, " zei Riley Brady, hoofdauteur van de studie, en een promovendus bij de afdeling Atmosferische en Oceanische Wetenschappen.

Voor deze studie richtten de onderzoekers zich op het California Current System, een van de vier belangrijkste kustopwellingssystemen ter wereld, die loopt van de punt van Baja California in Mexico tot in delen van Canada. Het systeem ondersteunt een visserij-industrie van miljarden dollars die cruciaal is voor de Amerikaanse economie.

"Hier, je hebt natuurkunde, scheikunde, en biologie die allemaal op elkaar aansluiten om uiterst winstgevende visserijen te creëren, van krabben tot grote vissen, " zei Brady, die ook een afgestudeerde student is aan het Institute of Arctic and Alpine Research (INSTAAR). "Het maken van voorspellingen van toekomstige omgevingsomstandigheden één, twee, of zelfs drie jaar uit is opmerkelijk, omdat dit het soort informatie is dat visserijbeheerders zouden kunnen gebruiken."

Het California Current System is bijzonder kwetsbaar voor verzuring van de oceaan als gevolg van het opwellen van natuurlijk zuur water naar de oppervlakte.

"De oceaan heeft ons een enorm plezier gedaan, " zei co-auteur van de studie Nicole Lovenduski, universitair hoofddocent atmosferische en oceanische wetenschappen en hoofd van de Ocean Biogeochemistry Research Group bij INSTAAR.

De oceaan absorbeert een groot deel van de overtollige koolstofdioxide in de atmosfeer van de aarde die afkomstig is van menselijke activiteit. Helaas, als gevolg van het absorberen van deze extra kunstmatige kooldioxide - 24 miljoen ton per dag - zijn de oceanen zuurder geworden.

"De verzuring van de oceaan gaat vandaag 10 keer sneller dan ooit in de afgelopen 55 miljoen jaar, ' zei Lovenduski.

Binnen decennia, wetenschappers verwachten dat delen van de oceaan volledig corrosief worden voor bepaalde organismen, wat betekent dat ze hun schelpen niet kunnen vormen of behouden.

"We verwachten dat mensen in gemeenschappen die voor visserij afhankelijk zijn van het oceaanecosysteem, dat het toerisme en de voedselzekerheid worden aangetast door de verzuring van de oceanen, ' zei Lovenduski.

Dit levert problemen op voor het California Current System, met zijn natuurlijk corrosieve wateren. Deze extra verzuring kan zijn kwetsbare ecosystemen over de rand duwen.

Het fortuin en de frustratie van prognoses

Mensen kunnen de nauwkeurigheid van een weersvoorspelling gemakkelijk binnen een paar dagen bevestigen. De voorspelling zegt regen in jouw stad? Je kunt uit het raam kijken.

Maar het is een stuk moeilijker om realtime metingen van de zuurgraad van de oceaan te krijgen en erachter te komen of uw voorspellingen correct waren.

Maar deze keer, CU Boulder-onderzoekers konden profiteren van historische voorspellingen van een klimaatmodel dat is ontwikkeld in het National Center for Atmospheric Research. In plaats van naar de toekomst te kijken, ze genereerden voorspellingen uit het verleden met behulp van het klimaatmodel om te zien hoe goed hun voorspellingssysteem presteerde. Ze ontdekten dat de voorspellingen van het klimaatmodel uitstekend werk leverden bij het maken van voorspellingen van de zuurgraad van de oceaan in de echte wereld.

Echter, dit soort klimaatmodelvoorspellingen vereisen een enorme hoeveelheid rekenkracht, arbeidskrachten, en tijd. Het potentieel is er, maar de voorspellingen zijn nog niet klaar om volledig operationeel te zijn zoals weersvoorspellingen.

En hoewel de studie zich richt op verzuring in één regio van de mondiale oceaan, het heeft veel grotere implicaties.

Staten en kleinere regio's doen vaak hun eigen voorspellingen van oceaanchemie op een fijnere schaal, met hogere resolutie, gericht op de kustlijn waar de visserij actief is. Maar hoewel deze meer lokale voorspellingen geen rekening kunnen houden met mondiale klimaatvariabelen zoals El Niño, dit nieuwe globale voorspellingsmodel kan dat wel.

Dit betekent dat dit grotere model kan helpen de grenzen van de kleinere modellen te bepalen, wat hun nauwkeurigheid aanzienlijk zal verbeteren en hun prognoses zal uitbreiden. Dit zou visserijen en gemeenschappen in staat stellen beter te plannen waar en wanneer zeevruchten moeten worden geoogst, en om potentiële verliezen vooraf te voorspellen.

"In het laatste decennium, mensen hebben al bewijs gevonden van oceaanverzuring in de stroom van Californië, "zei Brady. "Het is hier nu, en het zal hier zijn en altijd aanwezig zijn in de komende decennia."