Transport av koldioxid
Koldioxidens framtida roll inom växthusproblematiken röner stor uppmärksamhet och alla vill ha svar på hur utvecklingen kommer att gå. Hur mycket av den koldioxid som vi släpper ut från förbränning av fossila bränslen kommer att stanna i atmosfären? Hur mycket kommer att tas upp av hav och land? Detta är avgörande frågor som nu studeras.
Man kan göra en ungefärlig uppskattning av dagens situation, men det blir mycket komplicerat när vi funderar om framtiden. Kommer vårt klimat att förändras är det ett flertal faktorer som ändras och dessa påverkar flödet mellan hav och atmosfär i olika riktningar. Koldioxidhalten i atmosfären avgörs alltså av skillnaden mellan två stora tal: flödet in och flödet ut.
Kol förekommer i havet i flera olika former, som löst oorganiskt (bikarbonat, koldioxid och karbonatjoner) och löst organiskt (en mängd olika former, de flesta i låga koncentrationer) samt partikulärt oorganiskt (huvudsakligen kalkskal) och partikulärt organiskt (biologiskt producerat material). Omvandling mellan dessa olika former sker hela tiden, oftast orsakad av biologisk aktivitet. Likaså transporteras de olika formerna inom havet och även till viss del mellan hav och överliggande atmosfär samt från land till hav. Det är alla dessa aspekter man måste ta hänsyn till om man skall förstå havens betydelse för omhändertagandet av koldioxid.
När det varma vattnet från Atlanten strömmar längs Skandinaviens västkust mot norr och in i Norra Ishavet, kyls det av och lämnar värmen till luften vilket gör vårt klimat varmare än på andra ställen vid samma breddgrad. Denna avkylning medför också att havet kan ta upp mer gas, däribland koldioxid, eftersom gasens löslighet ökar med minskad temperatur (jämför skillnaden mellan att öppna en varm och en kall sockerdricksflaska). Under sommarhalvåret sker även en stor primärproduktion (t.ex. algtillväxt) i samma vatten, något som fixerar koldioxid i organiskt material, vilket också medför att havet tar upp koldioxid från atmosfären. Båda dessa processer är speciellt viktiga i de enorma randhaven, som finns i den eurasiska delen, och som till stor del är isfria under sommarhalvåret.
Vi har alltså två processer som båda driver ett flöde av koldioxid från atmosfären till ytvattnen som strömmar från Atlanten till Norra Ishavet. Samtidigt sker en djupvattenbildning i Arktis, vilken då kommer att transportera den lösta koldioxiden från ytvattnet ner till flera kilometers djup. Denna djupvattenbildning sker på olika sätt. Ett av dem beror på att det varma vattnet som strömmar norrut från Atlanten också är salt, och när detta kyls avökar dess densitet. När vattnet efter några tiotal år strömmar tillbaka mot söder längs Grönlands östkust, är det tungt nog att sjunka ner under det varmare vatten som finns söder om Island. Detta gäller trots att dess salthalt har minskat något genom blandning med färskare vatten i Norra Ishavet. En del av det vatten som strömmar mot norr viker av mot Grönland innan det når Norra Ishavet och behåller därmed en större del av sin salthalt vilket innebär att det kan sjunka mot stora djup, något som har skett under vissa tidsperioder i Grönlandshavet (mellan Svalbard och Grönland). Slutligen sker bildning av vatten med hög salthalt när havsis bildas genom att saltet trängs bort och bildar en saltlake, som kan ge upphov till vatten med mycket hög salthalt i vissa områden i de grunda randhaven.
Vid en ändring av klimatet påverkas en mängd faktorer av betydelse för transporten av koldioxid. Den mest uppenbara är att havsistäcket minskar under sommarhalvåret. Detta kommer att exponera en större havsyta när primärproduktionen är aktiv, vilket kommer att gynna ett upptag av koldioxid från atmosfären både för att primärproduktionen har större yta att verka över, men också för att mindre is dämpar kontakten mellan ytvatten och atmosfär.
Däremot är det osäkert om tillgången på närsalter, som är en förutsättning för primärproduktionen, kommer att minska eller öka. Utan havsis finns möjlighet att mer vindenergi blandar ytvattnet så att vi kan få upp mer närsalter från djupet och därmed öka primärproduktionen. Å andra sidan kommer det att bildas ett färskare ytvatten från en smältande havsis vilken försvårar för närsalterna att blandas upp till ytvattnet från djupet, vilket då minskar primärproduktionen och havens förmåga att ta upp koldioxid. Mycket närsalter tillförs också med det vatten som transporteras upp från Atlanten. Om volymen av detta minskar eller ökar har således stor betydelse även för närsaltstillförseln och hur mycket primärproduktion som kan ske. Detta kan således både öka och minska koldioxidupptaget.
En annan effekt, som kan vara av stor vikt för att transportera bort koldioxid från atmosfären till djupvattnet, är att med en stor isfri area under sommaren finns möjlighet till stor havsisproduktion under vinterhalvåret. Havsisen i sig isolerar ytvattnet från atmosfärens kyla på ett sätt som idag begränsar den istjocklek som maximalt kan bildas under en säsong till drygt en meter.
Med ökad havsisproduktion kommer mer saltlake att frigöras. Saltlaken hjälper till att transportera bort ytvattnet med tillhörande koldioxid. Hur djupt detta vatten medhög salthalt (högsalint) kommer att sjunka beror på vattendjup och bottentopografi. Vid studier i Storfjorden vid södra Svalbard har det dock konstaterats att stora mängder högsalint vatten bildas under vissa år, ett vatten som kan följas nedför kontinentalsluttningen till flera kilometers djup. Här finns alltså en möjlighet att mer koldioxid kan transporteras bort om vi får ett minskat havsistäcke under sommaren.
Samtidigt som saltlakemängden ökar med ökad isproduktion kommer dock den ökande issmältningen under sommaren att medföra att ytvattnet tillförs mer färskvatten. Detta färskare vatten blandas med vattnet från Nordatlanten vilket kan resultera i att de andra typerna av djupvattenbildning minskar och därmed också transporten av koldioxid från havets ytvatten till djupet.
En viktig fråga för kolflödena vid ett varmare klimat, som jag inte diskuterat, är vad som händer med all den metan som finns i frusen form nere i sedimenten under vissa randhav. Den kunskap som finns idag kan inte förutspå mer än att om uppvärmningen blir tillräckligt stor så kommer stora delar att frigöras och tillföras atmosfären. Då metan är en mycket effektivare växthusgas än koldioxid blir resultatet en stor ökning av växthuseffekten under en kort tid. Dock oxideras metan till koldioxid med avtagande växthuseffekt, men detta tar ett antal år.
Det finns alltså många olika processer och faktorer som påverkar atmosfärens framtida koldioxidhalt. Eftersom en del tillför koldioxid och en del tar bort koldioxid och vi inte vet vilka processer som kommer att påverkas mest, är det inte möjligt att dra en säker slutsats i denna fråga.
Leif Anderson