Als je ooit zeeziek bent geweest, 'stabiel' is misschien wel het laatste woord dat je associeert met de oceaan. Maar naarmate de mondiale temperatuur stijgt, de oceanen van de wereld worden technisch gezien stabieler.

Als wetenschappers praten over oceaanstabiliteit, ze verwijzen naar de mate waarin de verschillende lagen van de zee met elkaar vermengen. Een recente studie analyseerde meer dan een miljoen monsters en ontdekte dat, in de afgelopen vijf decennia, de stabiliteit van de oceaan nam toe met een snelheid die zes keer sneller was dan wetenschappers hadden verwacht.

De stabiliteit van de oceaan is een belangrijke regelgever van het mondiale klimaat en de productiviteit van mariene ecosystemen die een aanzienlijk deel van de wereldbevolking voeden. Het regelt hoe warmte, koolstof, voedingsstoffen en opgeloste gassen worden uitgewisseld tussen de bovenste en onderste lagen van de oceaan.

Dus hoewel een stabielere oceaan misschien idyllisch klinkt, de realiteit is minder geruststellend. Het kan betekenen dat de bovenste laag meer warmte vasthoudt, en met minder voedingsstoffen, met een grote impact op het oceaanleven en het klimaat.

Hoe de oceanen warmte laten circuleren

De temperatuur van het zeeoppervlak wordt kouder naarmate je verder van de evenaar naar de polen reist. Het is een simpel punt, maar het heeft enorme gevolgen. Omdat temperatuur, samen met zoutgehalte en druk, regelt de dichtheid van zeewater, dit betekent dat het oceaanoppervlak ook dichter wordt naarmate je verder weggaat van de tropen.

Zeewaterdichtheid neemt ook toe met de diepte, omdat het zonlicht dat de oceaan verwarmt aan het oppervlak wordt geabsorbeerd, terwijl de diepe oceaan vol koud water is. De verandering in dichtheid met diepte wordt door oceanografen aangeduid als stabiliteit. De snellere dichtheid neemt toe met de diepte, hoe stabieler de oceaan zou zijn.

Het helpt om de oceaan te zien als verdeeld in twee lagen, elk met verschillende niveaus van stabiliteit.

De gemengde oppervlaktelaag beslaat de bovenste (ongeveer) 100 meter van de oceaan en is waar warmte, zoetwater, koolstof en opgeloste gassen worden uitgewisseld met de atmosfeer. Turbulentie opgezweept door de wind en golven aan het zeeoppervlak vermengen al het water met elkaar.

De onderste laag wordt de afgrond genoemd, die zich uitstrekt van een paar honderd meter diepte tot aan de zeebodem. Het is koud en donker, met zwakke stromingen circuleert langzaam water rond de planeet dat decennia of zelfs eeuwen geïsoleerd blijft van het oppervlak.

Het verdelen van de afgrond en de gemengde oppervlaktelaag is iets dat de pycnocline wordt genoemd. We kunnen het zien als een laagje huishoudfolie (of Saran Wrap). Het is onzichtbaar en flexibel, maar het zorgt ervoor dat het water er niet doorheen stroomt. Wanneer de film in flarden wordt gescheurd, wat gebeurt in de oceaan wanneer turbulentie de pycnocline effectief uit elkaar trekt, water kan in beide richtingen doorlekken. Maar naarmate de mondiale temperatuur stijgt en de oppervlaktelaag van de oceaan meer warmte absorbeert, de pycnocline wordt stabieler, waardoor het moeilijker wordt voor water aan het oppervlak van de oceaan en in de afgrond om zich te mengen.

Waarom is dat een probleem? We zullen, er is een onzichtbare transportband van zeewater die warm water van de evenaar naar de polen transporteert, waar het afkoelt en dichter wordt en zo zinkt, op diepte terugkeren naar de evenaar. Tijdens deze reis, de warmte die aan het oppervlak van de oceaan wordt geabsorbeerd, wordt naar de afgrond verplaatst, helpen de hitte van de oceaan te herverdelen, opgehoopt uit een atmosfeer die snel opwarmt als gevolg van onze uitstoot van broeikasgassen.

If a stabler pycnocline traps more heat in the surface of the ocean, it could disrupt how effectively the ocean absorbs excess heat and pile pressure on sensitive shallow-water ecosystems like coral reefs.

Increasing stability causes a nutrient drought

And just as the ocean surface contains heat that must be mixed downwards, the abyss contains an enormous reservoir of nutrients that need to be mixed upwards.

The building blocks of most marine ecosystems are phytoplankton:microscopic algae which use photosynthesis to make their own food and absorb vast quantities of CO₂ from the atmosphere, as well as produce most of the world's oxygen.

Phytoplankton can only grow when there is enough light and nutrients. During spring, sunshine, longer days and lighter winds allow a seasonal pycnocline to form near the surface. Any available nutrients trapped above this pycnocline are quickly used up by the phytoplankton as they grow in what is called the spring bloom.

For phytoplankton at the surface to keep growing, the nutrients from the abyss must cross the pycnocline. And so another problem emerges. If phytoplankton are starved of nutrients thanks to a strengthened pycnocline then there's less food for the vast majority of ocean life, starting with the tiny microscopic animals which eat the algae and the small fish which eat them, and moving all the way up the food chain to sharks and whales.

Just as a more stable ocean is less effective at shifting heat into the deep sea and regulating the climate, it's also worse at sustaining the vibrant food webs at the sunlit surface which society depends on for nourishment.

Moeten we ons zorgen maken?

Ocean circulation is constantly evolving with natural variations and human-induced changes. The increasing stability of the pycnocline is just one part of an extremely complex puzzle that oceanographers are striving to solve.

To predict future changes in our climate, we use numerical models of the ocean and atmosphere that must include all of the physical processes responsible for changing them. We simply don't have computers powerful enough to include the effects of small-scale, turbulent processes within a model that simulates conditions over a global scale.

We do know that human activity is having a greater than expected impact on fundamental aspects of our planet's systems though. And we may not like the consequences.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.