Invloed van kooldioxide-emissies op oceanen en zeeën

Gevolgen van kooldioxide-opname door en de verwarming van het water

De oceanen en zeeën hebben de laatste jaren veel kooldioxide en warmte opgenomen. Dat heeft zijn invloed op het water, het water van oceanen en zeeën ondervindt op drie manieren de gevolgen van klimaatverandering:

De aantasting komt bovenop de al bestaande druk op het zeeleven door: overbevissing, vervuiling, kustbebouwing en afvoer van voedingsstoffen vanuit landbouw en steden. Dit resulteert in zoveel veranderingen in de oceanen, dat niet alle planten en dieren zich er aan kunnen passen. Koraalriffen zijn daar het meest sprekende voorbeeld van.

Gevolgen voor het zee- en oceaanwater

Opwarming van het water

In de afgelopen jaren kwam er in de wereldzeeën ongeveer 10 ZJ (zettajoule, 1021 J) aan warmte bij. Sinds de jaren 90 van de vorige eeuw gaat de gemeten warmte-inhoud, van de bovenste 2 km van de oceanen, lijnrecht omhoog. De wereldwijde bovenste oceaanlaag (0-700 m) is sinds de jaren 70 aan het oppervlak gemiddeld 0,9 oC opgewarmd sinds het begin van de 20e eeuw. Het grootste deel van de opwarming, 0,6 oC, voltrok zich sinds 1980. Dat heeft een aantal gevolgen:

De opwarming van het water leidt tot thermische expansie van het water, daardoor stijgt de zeespiegel. De totale gemiddelde zeespiegelstijging van 21 cm in 2023 is voor ongeveer 38% het resultaat van de expansie. Meer warmte betekent meer verdamping, waardoor er meer neerslag op het land afkomt. Warm water geeft stormen extra energie, waardoor die heviger worden. Warm water is lichter waardoor het aan de oppervlakte blijft. De oceanen raken meer verdeeld in van elkaar gescheiden lagen. Plankton zal moeilijker aan voedingsstoffen uit de diepten komen als de oceaan meer gestratificeerd is in lagen. Dieper in zee neemt het risico op zuurstofloze dode plekken toe als zuurstof en voedingsstoffen minder goed tot de diepere oceaanlagen door dringen. Op plekken waar meer verdamping is blijft dichter zouter water achter en op plekken waar het weerpatroon altijd garant staan voor meer neerslag zal de zee verdund raken met zoet regenwater. Het gevolg is dat sommige gebieden zouter en andere zoeter worden.

De hoge temperaturen van het zeewater kunnen ernstige gevolgen hebben voor het leven op zee. Door de veranderende temperaturen in de oceanen wordt de synchronisatie van de natuur beïnvloed met gevolgen voor de dieren die daarvan afhankelijk zijn. Door de opwarming worden organismen kleiner. Ook vissen worden kleiner waardoor de biomassa in de oceanen afneemt en daarmee ook de visvangst. Door de opwarming trekken vissen en andere organismen naar koeler water. De klimaatsnelheid ligt nu op 21,7 km per decade in de bovenste 200 meter van de oceaan. De soorten die kunnen bewegen trekken mee, maar vastzittende organismen zoals koralen kunnen niet weg. De hogere temperatuur van het zeewater leidt ook tot verbleking van het koraal. Dit kan op den duur leiden tot het afsterven van een groot deel van het leven op het koraal, waardoor de biodiversiteit ernstig kan afnemen [IPCC], [Volkskrant].

De temperatuur van het zeewater is nog nooit zo hoog geweest als in augustus 2023. De wereldwijde gemiddelde temperatuur van water van het zeeoppervlak steeg tot bijna 21 graden. De Middellandse Zee was 3 tot 4 graden warmer dan normaal. De Atlantische oceaan rond de Canarische eilanden en bij Spanje was ook 3 tot 4 graden warmer. Gemiddeld was het zeewater van de Noord Atlantische oceaan een halve graad warmer. In Florida bereikte de temperatuur van het zeewateroppervlak tot iets boven de 38 graden. De hoge temperaturen van het zeewater kunnen ernstige gevolgen hebben voor de aarde. Het kan onder andere leiden tot een heftiger orkaanseizoen. Warm water kan minder goed CO2 absorberen, wat betekent dat er meer CO2 in de atmosfeer zal blijven [Volkskrant], [Weer on Line].

Verzuring van het water

Van de totale uitstoot van CO2 in de afgelopen jaren werd ongeveer 715 miljard ton, ongeveer een derde van de uitstoot, opgenomen door oceanen. Daardoor verzuurt het zeewater. Het is vrijwel zeker dat de door mens veroorzaakte CO2-uitstoot de belangrijkste aanjager is van de huidige wereldwijde verzuring van de open oceaan aan het oppervlak. Door de verzuring van de oceanen is er minder kalk beschikbaar, terwijl allerlei organismen dat nodig hebben voor de opbouw van het kalkskelet [IPCC].

Deoxygenatie van het water

Het zuurstofgehalte in veel bovenste oceaanregio's is, sinds het midden van de 20e eeuw, gedaald en het is waarschijnlijk dat menselijke invloed heeft bijgedragen aan deze daling. Door de opwarming van de oceanen vermindert de oplosbaarheid van zuurstof in het water en wordt de gelaagdheid in het water bevorderd. Organismen gaan bij hogere temperaturen meer zuurstof verbruiken, terwijl de gelaagdheid verhinderd dat zuurstofrijk water naar grotere diepten dringt. Het resultaat is dat het zuurstofgehalte in het water afneemt. Tussen 1970 en 2000 is de zuurstofconcentratie in de bovenste 1000 m van de oceanen met 0,5 tot 3,3% afgenomen. Het zuurstofgehalte wordt ook verlaagd doordat, door de toename van voedingsstoffen, de algengroei aan het wateroppervlak wordt gestimuleerd. De opwarming van het zeewater leidt bijvoorbeeld in de golf van Oman tweemaal per jaar tot enorme algenwolken die het water groen kleuren en ander zeeleven verdringen. Soms reiken de wolken tot India en beslaan ze een oppervlak van 50 maal Nederland. Als de algen sterven en zinken, worden ze door bacteriën afgebroken, die daarvoor zuurstof gebruiken. Daardoor neemt de zuurstofgraad af, wat tot grootschalige vissterfte leidt. De visvangst neemt daardoor af. De algensoep verstopt inlaten van ontziltingsinstallaties die voor drinkwater zorgen en ze zijn nadelig voor het toerisme. Sommige soorten algen zijn giftig waardoor vissen direct door de algen sterven [IPCC], [Volkskrant].

Invloeden op transportstromen in oceanen

Gevolgen voor de warme golfstroom

Een van de gevolgen van klimaatverandering kan zijn: de instorting van de zeestroming die het noordelijk halfrond voorziet van warmte, de warme golfstroom (AMOC: Atlantic Meridional Overturning Circulation). Als er veel zoet water van smeltende ijskappen de Noord-Atlantische Oceaan binnenstroomt, kan deze golfstroom afzwakken en zelfs volledig instorten. Noord Europa heeft door de golfstroom een ongewoon zacht klimaat, voor een plek zo hoog in het noorden. Als de golfstroom eenmaal is stilgevallen zal de stroming waarschijnlijk 1000 jaar of langer wegblijven. Eenmaal stilgevallen zal, ondanks de temperatuurverhoging door klimaatverandering, de temperatuur in noordelijk Europa dalen en in zuidelijk Europa sneller stijgen. Op de grens tussen koude en hitte kunnen in de zomer heftige onweersbuien, tornado's en zware stormen ontstaan. In Nederland zou het op den duur in de winter 10 tot 15 graden en in de zomer ongeveer 5 graden kouder worden. Dit zal problemen opleveren voor de landbouw. Tot dusver achtten de meeste wetenschappers een dergelijke ineenstorting van de AMOC zeer onwaarschijnlijk, in ieder geval zeker niet in de 21e eeuw. Volgens sommige recente studies zijn er echter tekenen die er op wijzen dat de AMOC al aan het afzwakken is en mogelijk toch al deze eeuw kan instorten [Volkskrant].

Transport van voedingsstoffen

Het water in oceanen en zeeën bestaat normaal uit verschillende lagen met warm, zoet en zuurstofrijk water aan het oppervlak en naar beneden toe steeds koeler, zouter water, dat rijk is aan voedingsstoffen. Doordat de oceanen opwarmen vindt er minder menging van die lagen plaats. Daardoor bereiken minder voedingsstoffen het oppervlak en dringt minder zuurstof de diepte in. Dat maakt niet alleen de weg vrij voor algenbloei, het levert ook problemen op voor het fytoplankton, wat zonlicht en kooldioxide omzet in suikers en zuurstof. Doordat het minder voedingsstoffen krijgt, neemt het fytoplankton af. Daardoor nemen de diertjes die daarvan leven af en dat heeft weer effect op commercieel belangrijke vissoorten zoals de makreel, de kabeljauw en de haring [New Scientist].

Transport van zuurstof

Bij Antarctica daalt koud, zwaar en zuurstofrijk oppervlaktewater af naar grotere diepten en voedt daar een wereldwijd netwerk van zeestromingen die zuurstof diep in de Atlantische, de Indische en de Grote Oceaan voeren. Door toename van het smeltwater en afname van het zee-ijs is het zuurstofrijke water minder zout waardoor het moeilijker daalt. De zeestromingen zijn daardoor een derde langzamer gaan bewegen waardoor minder zuurstof in de diepzee doordringt, met mogelijk wereldwijd gevolgen voor mariene ecosystemen [New Scientist].