Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015

Transkript

1 MILJØOVERVÅKNING M Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015

2 KOLOFON Utførende institusjon Havforskningsinstituttet, Uni Research, Norsk institutt for vannforskning Oppdragstakers prosjektansvarlig Melissa Chierici Kontaktperson i miljødirektoratet Gunnar Skotte M-nummer År Sidetall Miljødirektoratets kontraktnummer M Utgiver Miljødirektoratet Prosjektet er finansiert av Miljødirektoratet Forfatter(e) Chierici, M.*, I. Skjelvan**, M. Norli***, K.Y. Børsheim*, S.K. Lauvset**, H.H. Lødemel*, K. Sørensen***, A.L. King***, T. Kutti*, A. Renner*, A. Omar**, T. Johannessen** Tittel norsk og engelsk Havforsuringsovervåking i norske farvann i 2015 /Monitoring ocean acidification in Norwegian seas in 2015 Sammendrag summary Denne rapporten gjelder undersøkelser av havforsuring i 2015 utført av Havforskningsinstituttet (IMR), Norsk institutt for vannforskning (NIVA) og Uni Research (UNI) på oppdrag fra Miljødirektoratet. Måleområdet i rapporten går fra Skagerrak/Nordsjøen, gjennom hele Norskehavet og til nordlige deler av Barentshavet. IMR har gjort vannsøylemålinger, i hovedsak vinterstid, langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV og Gimsøy-NV) og i Barentshavet (Fugløya- Bjørnøya og stasjoner i det nordøstlige Barentshavet). UNI har gjort vannsøylemålinger gjennom store deler av året på Stasjon M i Norskehavet og kontinuerlige overflatemålinger på Stasjon M og på F/F G.O. Sars. NIVA har gjort overflatemålinger store deler av året på strekningen Oslo-Kiel og Tromsø- Longyearbyen. I 2015 startet månedlige målinger ved Skrova kyststasjon i Lofoten. I tillegg fikk UNI og IMR i oppdrag å utføre ekstra målinger i fjorder på Vestlandet (UNI) og i vannkolonnen ved Holarevet i Vesterålen og langs Skjoldryggen og Storegga (IMR). This is the annual report from 2015 based on the program: Monitoring ocean acidification in Norwegian waters funded by the Norwegian Environment Agency. The measurements are performed by Institute of Marine Research (IMR), Norwegian Institute for Water Research (NIVA), and Uni Research (UNI), and the measurements cover the area from Skagerrak in the south, along the Norwegian coast and into some of the fjords, the Norwegian Sea, and the seasonally sea-ice covered northern part of Barents Sea. IMR conducted water column measurements along repeated transects 2

3 during winter 2015 in the North Sea (Torungen Hirtshals transect), in the Norwegian Sea (Svinøy-NW and Gimsøy-NW sections), in the Barents Sea (Fugløya-Bjørnøya section and stations in the NE Barents Sea), at Skrova coastal station, and at coral reef positions off Nordland. UNI conducted water column measurements at Station M during large parts of the year, continuous surface measurements at Station M and at R/V G. O. Sars, and water column measurements in some fjords in the western part of Norway. NIVA performed surface water measurements on two sections; Oslo- Kiel (North Sea/Skagerrak) and Tromsø-Longyearbyen (Barents Sea opening) during all of In 2015, monthly measurements at Skrova coastal station at Lofoten were initiated. Moreover, the carbonate system in the water column over coldwater coral reefs was measured at Hola reef in Vesterålen, and along the Skjoldryggen and Storegga. 4 emneord 4 subject words Karbonmålinger, mellomårlig-og sesongs- variasjon, biogeokjemiske prosesser Carbonate system, interannual and seasonal variability, biogeochemical processes Forsidefoto Tor de Lange *Havforskningsinstituttet (IMR) **Uni Research (UNI) *** Norsk institutt for vannforskning (NIVA) Denne rapporten refereres slik:/this report should be cited: Chierici, M., I. Skjelvan, M. Norli, K.Y. Børsheim, S. K. Lauvset, H.H. Lødemel, K. Sørensen, A.L. King, T. Kutti, A. Renner, A. Omar, T. Johannessen Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015, Rapport, Miljødirektoratet, M

4 Innhold Innhold... 0 Sammendrag... 6 Extended English Summary Innledning Metodikk og data Prøvetaking og måleparametere Måling av total alkalinitet og totalt uorganisk karbon ph- og pco 2 -målinger ph-målinger pco 2 -målinger Beregning av ph, pco 2 og metningsgraden av kalsitt og aragonitt Resultater Vannsøyledata fra Torungen-Hirtshals Vannsøyledata fra Svinøy-NV Mellomårlig variasjon på Svinøy-NV Vannsøylen på Stasjon M Vannprøvemålinger Kontinuerlige målinger Vannsøylen på Gimsøy-NV Sesongsvariasjon ved kyststasjon Skrova Vannsøylen på Fugløya-Bjørnøya Vannsøylen i nordøstlige Barentshav Overflatedata Barentshavsåpningen, Tromsø-Longyearbyen Oslo-Kiel Underveis pco 2 -data i de nordiske hav Målinger ved kaldtvannskorallrev Karbonatkjemi ved Hola-revet Romlige variasjoner i bunnvann over revet Målinger omkring kaldtvannskorallrev ved Skjoldryggen og Storegga i Nordland Målinger i fjorder på Vestlandet Oppsummering og anbefalinger Nordsjøen Norskehavet Barentshavet Anbefalinger

5 7. Referanser Vedlegg A. Datatabeller Vedlegg B. Data fra F/F G.O. Sars Vedlegg C: Definisjoner

6 Sammendrag Denne rapporten gjelder data og undersøkelser av havforsuring som er utført i 2015 av Havforskningsinstituttet (IMR), Norsk institutt for vannforskning (NIVA) og Uni Research (UNI) på oppdrag fra Miljødirektoratet innenfor programmet Havforsuringsovervåking i norske farvann. Rapporten er basert på vannsøylemålinger, overflatemålinger av total alkalinitet (A T ) og totalt uorganisk karbon (C T ) i tillegg til kontinuerlige målinger av ph og pco 2. Vannsøylemålinger er i hovedsak gjort vinterstid langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV og Gimsøy-NV), og i Barentshavet (Fugløya-Bjørnøya i januar og stasjoner i det nordøstlige Barentshavet i september), alle utført av IMR. UNI har gjort vannsøylemålinger gjennom store deler av året på Stasjon M i Norskehavet, og kontinuerlige overflatemålinger på Stasjon M og på F/F G.O. Sars, som dekker store deler av det Nordiske hav. NIVA har gjort overflatemålinger store deler av året på strekningen Oslo-Kiel og Tromsø- Longyearbyen. I 2015 utvidet Miljødirektoratet programmet med målinger ved Skrova stasjon (IMR), ved Hola kaldtvannskorallrev ved Vesterålen og langs Skjoldryggen og Storegga (IMR), og i fjorder på Vestlandet (UNI). Karbonatsystemdata som presenteres i rapporten er et resultat av påvirkning av forskjellige vannmasser, biologisk produksjon og respirasjon. De dominerende vannmassene er kyststrømmen, Atlanterhavsvann og polarvann. Vi ser også innflytelse av smeltevann i det nordlige Barentshavet. De nye målingene i kystsonen i 2015 gir økt informasjon om sesongvariasjon og prosesser som driver endringer i karbonatsystemet i dette området. Den sesongmessige variasjonen i CO 2 -systemet i Skagerrak (Nordsjøen) er hovedsakelig drevet av store endringer i saltholdighet, som er et resultat av svingninger i forholdet mellom ferskvannstilførsel fra elver og Østersjøen og saltvannstilførsel fra Atlanterhavet. Vinterdata fra Torungen-Hirtshals i 2015 viser generelt lave verdier for A T og C T i øvre vannlag som reflekterer innblanding av ferskvann i overflaten. De høyeste A T og C T vises i dypere vannlag og er sannsynligvis et resultat av innblanding av atlanterhavsvann og CO 2 -produksjon fra respirasjon av organisk materiale. Den laveste aragonittmetningen ( Ar ) ses bl.a. i kystvannet i nord (1,34). Middelverdi for Ar var 1,68 ± 0,14 for alle stasjoner og dyp langs snittet, og dette ligner verdien i 2014, men er betydelig lavere sammenlignet med tilsvarende middelverdi i 2012 på 1,9. Dette skyldes trolig naturlig variabilitet. Underveismålinger fra M/S Color Fantasy mellom Oslo og Kiel viser store variasjoner i C T og A T over tid og sted. Sommerstid ses generelt lave C T -, A T - og pco 2 verdier og høy ph nær kysten. Situasjonen er omvendt om vinteren, og da er Ar 1,7 i Skagerrak og Nordsjøen. Vintermålinger fra F/F G.O. Sars i Nordsjøen viser relativt lave ph-verdier (ca. 8,05-8,09) for området og også lave Ω Ar verdier (ca. 1,8-2,1), og dette er styrt av relativt lave temperaturer og høyt innhold av CO 2. I Norskehavet påvirker den ferske kyststrømmen de kystnære stasjonene på Svinøy-NV og Gimsøy-NV i omtrent samme grad i Atlanterhavsvannet har høye C T -konsentrasjoner. I overflaten vinterstid er Ar relativt homogen på ca. 1,85 til 2,0. Metningen avtar med økende dyp, og undermetning av aragonitt ( Ar <1) ses dypere enn ca m lengst vest på Svinøy-NV og på Stasjon M, mens det lengst vest på Gimsøy-NV er undermettet vann dypere enn 2100 m. Fem år med vinterdata ved 2 øst langs Svinøy-NV viser minkende Ar fra 2011 til 2015 i de øvre 500 m. Midlere Ar for snittene Svinøy-NV og Gimsøy-NV i Norskehavet over alle dyp og alle stasjoner er henholdsvis 1,63 og 1,61, som er lavere enn for Torungen-Hirtshals. 6

7 På Stasjon M ses store sesongvariasjoner med avtakende C T -verdier i øverste vannlag på grunn av biologisk produksjon fra april-mai og utover. Sesongvariasjonene er størst i overflatevannet og avtar nedover i dypet. Månedlige målinger ved kyststasjon Skrova i Vestfjorden viser at våroppblomstringen starter straks lyset er tilbake om vinteren, lenge før stratifiseringen av vannsøylen stabiliseres. Dette understøttes av konsentrasjonene av næringsalter og viser at målinger av hele karbonatsystemet gir informasjon om langt flere prosesser enn havforsuring. Variasjoner i tid og rom er undersøkt ved kaldtvannsrevet Hola og ved nye områder i Nordland langs Eggakanten. Døgnvariasjon over Hola revet viste relativt store endringer i karbonatparameterne. Døgnvariasjon i Ar i bunnvannet var på hele 0,1 enheter. De store variasjonene skyldes kalsifisering og det svært dynamiske området (skillet mellom kyst- og Atlanterhavsvann) med sterk strøm, virvler, og vannbevegelse i hele vannsøylen. Data fra F/F G.O. Sars fra Norskehavet vår, sommer og høst viser store variasjoner i overflatetemperatur, salt og pco 2. Bare innenfor sommersesongen spenner ph langs kysten utenfor Nordland fra 8,07 til 8,2, mens Ar spenner fra ca. 2,2 til 2,7. Dette er et resultat av stor variasjon i salt og biologisk produksjon. Det er ikke målt undermetning av aragonitt noen av stedene der F/F G.O. Sars har målt pco 2 i Data fra Fugløya-Bjørnøya langs Barentshavsåpningen (BSO) viser store mellomårlige variasjoner i hele karbonatsystemet. Nær kysten er A T og C T influert av ferskvann og har lave verdier i hele vannsøyla. Lenger nord, frem til polarfronten, er A T mest påvirket av Atlanterhavsvann som gir homogene og høye verdier i hele vannkolonnen, som i C T øker gradvis langs snittet og er høyest ved Bjørnøya. ph-verdiene viser også liten endring langs snittet. Middelverdi for Ar for alle dyp langs hele snittet Fugløya-Bjørnøya er 1,80 0,17 og er lavere enn tilsvarende middelverdi i 2014 på 1,88. Langs snittet i nordøstligste Barentshavet, som er mer påvirket av sesongmessig isdekke og smeltevann, er midlere aragonittmetning betydelig lavere; 1,58 0,26. Dette er også lavere enn i 2014 da midlere metning var 1,82, men dette kommer nok av at snittet strekker seg lengre nord i 2015 enn i De laveste phverdiene på ca. 7,95 finnes i bunnvannet langs hele snittet og Ar viser laveste verdier mellom 1,14 og 1,20 ved bunn. Overfarten Tromsø-Longyearbyen ble målt gjennom året og viste sesongvariasjon. Atlantiske vannmasser hadde gjennomsnittlig ph og pco 2 på hhv 8,08 og 362 μatm (sommer) og 8,06 og 381 μatm (vinter). Ferskere vannmasser nær kyst og fjorder på Svalbard hadde større variabilitet, med gjennomsnittsverdier på 8,22 ph og 247 μatm pco 2 (sommer) og 8,19 ph og 275 μatm pco 2 (vinter). Kystvannet ved Norge hadde gjennomsnittlig ph og pco 2 på hhv 8,06 og 379 μatm (vinter) og 8,12 og 327 μatm (sommer). Overflate-fCO 2 ble målt i sørlige deler av Barentshavet i august-september og mellom Svalbard og fastlandet i oktober-november. fco 2 varierte mellom 280 og 330 µatm, med laveste verdier i nord (høyeste ph verdierne). Aragonittmetningen har et spenn på ca. 1,8 2,3, med de laveste verdiene i nord og på høsten. I 2015 ble noen utvalgte steder i Vestlandsfjordene undersøkt for å få mer kunnskap om det marine karbonsystemet i slike områder. ph og Ar i overflatevann varierer sterk både mellom ulike sesonger og mellom år, men endringa i disse parameterne skjer ikke i fase fordi det gjennom året er flere faktorer som er pådrivere; for eksempel temperatur, salt primærproduksjon og blanding av vannmaser. Denne mangelen på fase gjør det viktig å kjenne 7

8 både ph og Ar i havforsuringsstudier. I overflata ble lavest ph og Ar observert om vinteren (8,07 og 1,6), mens i dypet av fjordene ble ph og Ar målt til 7,94 og 1,4 i Studien understreker viktigheten av lange tidsserier i kyst- og fjordområder siden stor naturlige variabilitet lett kan skygge for små menneskeskapte signaler. Extended English Summary This is the annual report from 2015 based on the program: Monitoring ocean acidification in Norwegian waters which began in 2013 and is funded by the Norwegian Environment Agency. This chapter contains a summary in English with reference to figures for each chapter. The report is based on measurements of A T, C T, pco 2 and ph made by the Institute of Marine Research (IMR), Norwegian Institute for Water Research (NIVA) and Uni Research (UNI) with updated data from IMR conducted water column measurements along repeated transects during winter 2015 in the North Sea (Torungen Hirtshals), at two sections in the Norwegian Sea (Svinøy-NW and Gimsøy-NW), and at two sections in the Barents Sea (Fugløya-Bjørnøya in May 2015, and in the northeastern part of the Barents Sea in September 2015). The Norwegian Sea water column was also investigated by UNI which performed seasonal studies at Station M. Moreover, UNI also contributed with continuous surface pco 2 data at Station M as well as surface pco 2 measurements from large parts of the Nordic Seas covering all seasons. NIVA performed surface water measurements on two sections; Oslo-Kiel (North Sea) and Tromsø- Longyearbyen (Barents Sea opening) during all of 2015, and present data on both seasonal and interannual basis. In addition, the report includes data from IMR focusing on diurnal (water column) and spatial variability (bottom waters) at Hola cold water coral reef at Vesterålen and newly investigated reef sites in Nordland in collaboration with the Mareano program, as well as the new coastal site Skrova in Lofoten. Also, included are UNI s ocean acidification and base line survey in fjords in the western part of Norway and NIVA s fjord surveys in Trondheimsfjorden and Isfjorden. All data positions are shown in Figure 1a and b. This report includes carbonate system data and ancillary variables such as salinity, temperature, and nutrients to provide baseline observations of variability attributed to oceanographic and anthropogenic processes such as influence of mixing of water masses, freshwater/meltwater input, CO 2 emissions, and biological processes including production and respiration. For water column data, this is explored each year and the observed interannual variability is largely derived from changes in the Atlantic water inflow, and the extent of coastal and polar water. In the Norwegian Sea we also found indications of decreasing aragonite saturation in the upper 500 m of the water column from 2011 to 2015, which is likely due to progressive freshening in this period (salinity also display decreased values). Water column data also provides information to be used in projections of future CO 2 concentration scenarios and estimates of changes in the depth of the CaCO 3 saturation horizon. However, to determine the individual drivers of ocean acidification and their regional, seasonal and interannual variability requires a more integrated monitoring approach including measurements or proxies for biological productivity, ocean physics, and land-ocean exchange, in both surface water and in the water column. In addition to Figures, Tables with data from the water column transects, and discrete surface water samples are presented at the end of the report (Vedlegg A). North Sea Winter data from the water column in the North Sea was sampled on the IMR repeated transect between Torungen and Hirtshals. Figures 2 to 5 shows the variability of salinity, temperature, 8

9 A T, C T, ph and Ar along the transect in February Figure 2 shows the main surface currents in the North Sea. The CO 2 system seasonal variability across the Skagerrak is primarily driven by large changes in salinity resulting from the balance between perturbations from riverine and Baltic sources and rectification from the Atlantic Ocean. With the high biological activity and land-ocean interactions in this area, strong influences must come from production and riverine processes which were not measured in this study. The highest A T and C T appear in deeper water and is probably a result of the intervention of Atlantic water and CO 2 production from respiration of organic matter. In the upper 100 m there appears to be relatively small changes in ph from north to the south; ph is greater than and the highest values were found in the open sea (about 8.06). Here the aragonite saturation is about 1.8 (central part). The lowest Ar values were seen in the coastal waters in the north of 1.34 as well as in the deep water in the central part of the section where Ar ~1.45. In the Atlantic water at about m depth the ph was about 8.03 and Ar about 1.7. The mean Ar was 1.68 ± 0.14 for all stations and depth, which is similar to the value in 2014, but is significantly lower (ca. 0.3 Ar units) compared to the 2012 value. Underway measurements made by NIVA in 2015 from M/S Color Fantasy between Oslo and Kiel show large variations in C T and A T over space and time (Figures 35-39). Near the coast during summer, C T, A T, and pco 2 were generally low and ph was high. During the winter, C T, A T, and pco 2 were high and ph was low, with an average Ω Ar at 1.7 in Skagerrak and the North Sea. In Skagerrak, the minimum and maximum values for ph T was 8.00 (winter) and 8.17 (summer), and pco 2 ranging from µatm. In Oslo fjord, ph was as low as 7.94 (winter) (Table 7). The lowest values observed in Oslo fjord during summer were for ph and 368 µatm for pco 2. Average values during winter were ph and 375 µatm pco 2. UNI has performed underway pco 2, temperature and salinity measurements onboard R/V G.O. Sars in the North Sea. During winter values of ph and Ar are relatively low and approximately and , respectively (see Figure 40). The values are driven by relative low temperature and high fco 2 values, but the ph and Ar is a bit higher than further east along Torungen-Hirtshals where the temperature was even lower. Norwegian Sea Data from the Norwegian Sea was collected from two sections (Svinøy-NW and Gimsøy-NW) and one fixed point station (Station M). The report also includes data from the first year of monthly sampling at Skrova coastal station in northern coastal Norway, as well as measurements at cold coral reef locations off Nordland, and fjord stations from the western part of Norway. Figures 1a and b, 6a 15, 45, and 51 show the position of these sites. Station M includes data from large parts of the year while Svinøy-NW and Gimsøy-NW is measured once a year (in March). Figures 7 and 16 show how salinity and temperature varied south and north in the Norwegian Sea during winter. In 2015 the fresh coastal currents affected the coastal stations at Svinøy-NW repeat transect and the more northerly located Gimsøy-NW repeat transect. Along the Svinøy- NW section we observed low A T and C T to about 40 km from the coast (Figure 8). At a distance between 50 km and 150 km from the coast A T values increased from the surface down to about 250 m depth and was approximately 2325 μmol kg -1. This A T value is representative of the influence of Atlantic water and also explains the gradually higher C T concentrations northwest of the Norwegian Sea basin. ph generally show low values deeper than 200 m from the coast and approximately 160 km northwest (Figure 9). This is particularly clear at the bottom about 70 km from the coast with the lowest ph value of In the surface waters aragonite saturation was relatively homogeneous and between 1.85 and 2.0. The aragonite saturation 9

10 decreases with increasing depth, and at 1500 m depth Ar was about 1.08 in the northwest (Figure 9), similar to what was measured Undersaturation of aragonite ( Ar <1) was found at 1992 m depth in the west. This is about the same depths where undersaturation of aragonite was detected in the previous three years. Five years of winter data at 2 E on the Svinøy-NW transect shows decreasing Ar from 2011 to 2015 in the upper 500 m (Figure 10). Moreover, we found an indication of shoaling aragonite saturation horizon and for example the depth with Ar of 1.6 has shoaled from 500 m in 2011 to 380 m in In parallel we note a salinity decrease in the upper 500 m and it is likely that a greater proportion of fresher coastal water explains the lower shoaling and decrease of Ar in 2014 and 2015 compared to Five years is still too short to be able to demonstrate significant trends with certainty. Measurements from Station M show seasonal variability for most of the previous years. Fresh coastal water usually influences the area as far west as station M during late summer and autumn. This fresh water influence was not caught by the water sampling in 2015 (Figure 11a), however, evidence for the freshening is seen in the continuous measurements at the site (Figure 12a). C T, and to a minor degree A T, can be influenced by biological production which typically increases during the spring and results in C T decreases in the upper water layer as early as April-May (Figure 11c and d). Seasonal variations are greatest in the surface water and are less pronounced at depth. ph and aragonite saturation in the surface water are also affected by biological activity, and instances of low ph and at depth were likely due to CO 2 produced from respiration of accumulated remineralized material (Figure 11e and f). In the surface water the aragonite saturation increased from 1.90 to 2.66 from winter to summer, and this is comparable to the continuous surface measurements from the same site (Figure 14). Undersaturation with respect to aragonite is seen at approximately 1800 m in January and 2000 m in March. In the northern Norwegian Sea on the Gimsøy-NW transect we observed fresh and relatively cold water near the coast reaching to about 40 km north west. At a greater distance from the coast, the Atlantic water in upper 500 m resulted in relatively high A T and C T values (Figure 17). At the surface, we found similar C T values as in We found the highest ph (8.08) at the surface of the furthest northwestern station in the Lofoten Basin, and the lowest ph values of about 7.99 at 2500 m deep at the same station (Figure 18). The aragonite saturation horizon was found deeper than 2100 m. Monthly measurements at Skrova coastal station in Lofoten shows an onset of the spring bloom immediately when the light returns after the winter darkness and long before the water column stratifies and stabilises. This is also supported by the nutrient concentrations and exhibits that by measuring the whole carbonate system we can achieve information about more processes than just ocean acidification (Figure 19-22). Measurements from the Hola reef at Vesterålen (Figure 45-48), and along the Skjoldryggen and Storegga (Figure 49 and 50) show that these have hydrographic conditions typical of the area along the Egga escarpment where temporary gyres are frequently formed and midwater undulations move a variety of water masses with fairly similar densities. Total alkalinity was one of the variables useful for the identification of some of these water masses. We also found unexpectedly large diurnal variability in aragonite saturation of 0.1 units in the bottom water on top of the Hola reef. 10

11 Data from R/V G.O. Sars from the Norwegian Sea during spring, summer and fall show large variations in surface temperature, and pco 2 (Figure 44 and 45). This reflects the highly different areas that were sampled. The variation is large within the same season and relatively close area. Off the coast of Nordland the summer ph ranged from 8.07 to 8.20, while the aragonite saturation ranged from ca. 2.2 to 2.7, which is possible due to influence patchiness in both salinity and biological production. No areas with undersaturation with respect to aragonite in the surface were visited by R/V G.O. Sars in The Barents Sea In this project, sampling was performed on the IMR repeat transects Fugløya-Bjørnøya in the Barents Sea opening (BSO) in southwestern Barents Sea and along the Vardø-North transect in eastern Barents Sea. The latter transect is sampled in conjunction with the IMR-PINRO Barents Sea ecosystem surveys Økotokt (Figure 23a). Data from Fugløya-Bjørnøya transect in the BSO show large interannual variations in the entire carbonate system. In 2015, near the coast the A T and C T were influenced by freshwater and we found relatively low values from top to bottom in in the water column (particularly for A T ) (Figure 25). Farther north, but south of the polar front, A T was most affected by warm and saline Atlantic water and resulted in a homogeneous and high A T values throughout the water column, similar to that observed in In January 2015, the Polar Front was not as distinct as in May 2014, but at 74 N polar water dominated with characteristically low A T values. C T increased gradually along the transect and was highest at Bjørnøya (2170 μmol kg -1 ), and had probably not yet been affected by CO 2 uptake from primary production, which was the case in May ph showed small changes along the section and ranged from in surface waters to in bottom waters (Figure 26). The mean Ar was for all samples along the Fugløya-Bjørnøya section. This is lower than the average Ar in 2014 of Along the transect in the northeastern Barents Sea, the waters are influenced by seasonal ice cover and melting, and here the mean Ar was significantly lower than other water masses ( ) (Figure 29). This is also much lower values than the mean Ar of 1.82 in This is mainly due to the location of the sampling sites where 2015 included stations as far north as 81.5 N, whereas in 2014 due to difficult ice conditions the northernmost station was at 78 N. In comparison to 2014, the lower aragonite saturation in 2015 was likely due to a larger influence of sea-ice melt water. This is supported by the salinity decrease along the section and throughout the water column where fresher water was observed, particularly in the surface waters between from 79 N to 81.5 N. The lowest ph in the northeastern Barents Sea was in the bottom water along the entire section at about The lowest values of aragonite saturation were between 1.14 and 1.20 in the bottom waters, which was significantly lower than in 2014 when the lowest saturation was 1.4 at 77 N. The high C T and low Ar in the bottom waters was probably a result of CO 2 added from microbial decomposition of organic material over a long period of time and not from anthropogenic acidification. Ice formation and melting also affects the carbonate system in this area. Further observations will help to understand interannual variations and influence of Atlantic water and fresh water from the Arctic. Carbonate chemistry from surface waters was measured throughout 2015 in the BSO between Tromsø, Norway and Longyearbyen, Svalbard (Figure 29) C T, A T, and calculated pco 2 values were generally low during summertime, while ph was relatively high. The opposite situation was observed during winter with higher C T, A T, and pco 2 (Figure 31 and 32). Freshwater input, biological production, and circulation likely played important roles in the observed variability. The Atlantic waters had ph values between (minimum in March) and (maximum in May), with average ph values of in winter and in summer. pco 2 in the Atlantic 11

12 water mass was between 352 and 396 µatm. The less saline water near the coast and fjords of Svalbard had greater carbonate system variability than Atlantic waters. Here, ph ranged between (minimum in November) and (maximum in May), with average ph values of in winter and in summer. pco 2 was also more variable near Svalbard relative to Atlantic water with very low concentration in May of ~150 µatm and maximum values of 438 µatm in November. pco 2 near Svalbard was on average 275 µatm in winter and 247 µatm in the summer. The waters close to coastal Norway (near Tromsø)had winter averages of ph and 379 µatm pco 2. Summer averages were ph and 327 µatm pco 2. Sea surface pco 2 was measured in large parts of the Barents Sea during August and September using R/V G.O. Sars (Figure 42). pco 2 varied between 280 and 340 µatm, with lowest values in the northern Barents Sea. In the same period ph varied between ca and 8.15 with highest values in northern Barents Sea, while aragonite saturation ranged from 1.8 to 2.3, with the lowest values in the north. The southern part of the Barents Sea was supersaturated with respect to aragonite during summer and fall, and the lowest values (1.8 to 2) were seen during fall. Fjord measurements In 2015 carbonate chemistry was measured in a few fjords along western Norway. In addition to this, historical data was used to examine the carbonate system variability in these areas. Surface ph and aragonite saturation showed large variability between seasons and also between years, however, the two parameters do not vary in phase due to different response to different drivers. It is thus important to know both ph and aragonite saturation to properly assess the effects of ocean acidification. Lowest ph and Ar were observed during winter with values of 8.07 and 1.6, respectively. ph was highest in March-April (ca. 8.2) while Ar was highest during late summer (ca. 2.5). In deeper parts of the fjords during 2015 sampling, ph was 7.94 and Ar was 1.4. This study underlines the importance of long time series at in the fjords and at the coast since the large natural variability easily can cover the small anthropogenic signals. Methods and data Sampling and instrumentation used for analysis of carbonate system parameters follow international standards described in the Guide to Best Practices for Ocean CO 2 Measurements (Dickson et al., 2007). In some cases the samples were analyzed onboard the ship, but most frequently the samples were preserved using saturated mercuric chloride solution and stored cool and dark before analysis at the partner laboratories. A T was determined using potentiometric titration with 0.1 N hydrochloric acid, and C T was measured using an acidified sample followed by coulometric titration and photometric detection (IMR, UNI, and NIVA). The VINDTA analytical systems (Marianda, Germany) have been used by IMR and UNI for years, and this instrumentation has been used by NIVA since A T and C T values are calibrated by all three institutions using certified Reference Material supplied by A. Dickson, SIO, USA. Data on A T and C T is used together with temperature, depth (pressure), salinity, phosphate, and silicic acid in the chemical speciation equilibrium model CO2SYS (Pierrot et al., 2006) to calculate the other CO 2 -system-components such as in situ ph, and aragonite ( Ar ) and calcite ( Ca ) saturation. We used the carbonate system constants from Mehrbach et al. (1973), modified by Dickson and Millero (1987), and total ph scale (ph T ) using constant for HSO 4 - from Dickson (1990) at 25 C. Calcium concentration ([Ca 2+ ]) was assumed to be proportional to salinity by Mucci (1983), and corrected for pressure following Ingle (1975). NIVA and UNI measured ph by use of indicator dye and optical detection. Continuous surface 12

13 fco 2 data were performed by UNI onboard R/V G.O. Sars as well as at a surface buoy and a subsurface mooring at Station M. The fco 2 instrument at R/V G.O. Sars has a NDIR CO 2 /H 2 O- spectrophotometer (LI-COR 6262) which measures the CO 2 concentration in air in equilibrium with a continuous stream of surface water (Pierrot et al., 2009).The instrument is calibrated using three traceable gas standards supplied by NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration, USA). The surface buoy pco 2 instrument runs with a Li-COR 820 IR spectrophotometer and one NOAA standard gas, while the sub-surface mooring uses a pco 2 instruments based on indicator and optical detection. 13

14 1. Innledning I 2013 ble det opprettet et eget havforsuringsprogram i Miljødirektoratet. Bakgrunnen for et slikt initiativ er at havet for tiden absorberer omtrent 25 % av de årlige menneskeskapte utslippene av karbondioksid (CO 2 ) fra forbrenning av fossile brensler og avskoging (Takahashi m fl., 2009), og dette vil påvirke hele det uorganiske karbonsystemet i havet, med påfølgende reduksjon i havets ph og aragonittmetningsgrad. Havforsuringen i våre dager skjer trolig raskere enn noensinne gjennom de siste 55 millioner år. Det er ventet at havforsuringen vil påvirke strukturen og funksjonaliteten til marine økosystemer, og den kan få betydelige konsekvenser også for høstbare marine ressurser. Derfor er det viktig at forvaltningen holder øye med graden av havforsuring. De nordligste norske havområdene har et naturlig høyt innhold av uorganisk karbon, og lave havtemperaturer fører i tillegg til høy CO 2 -løselighet. Som en følge av dette er innholdet av karbonationer i polare farvann lavt i forhold til sørligere områder, og vi venter at de nordligste områdene er blant de første som vil bli undermettet med karbonat som følge av havforsuring. For eksempel vil Polhavet bli undermettet i løpet av dette århundret dersom utslippene forsetter som i dag (AMAP 2013; Steinacher m fl., 2009). Havets karbonatsystem er en svært viktig del av det globale karbonkretsløpet. Ca. 90 % av det uorganiske karbonet i havet finnes i form av hydrogenkarbonat (HCO 3 - ), ca. 9 % er karbonat (CO 3 2- ) og omkring 1% eksisterer som CO 2. Når CO 2 fra luften absorberes i havet vil gassen løses i sjøvann og karbonsyre (H 2 CO 3 ) dannes. Dette fører også til at det blir dannet hydrogenioner (H + ). Karbonsyre omdannes raskt videre til hydrogenkarbonat og karbonat-ioner, som er naturlig til stede i havvannet og danner det såkalte karbonatsystemet (Eq.1). CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + +HCO 3 - H + + CO 3 2- (1) I sum vil havets opptak av CO 2 føre til økt konsentrasjonen av hydrogenioner og lavere tilgjengelighet av karbonationer i sjøvannet. Dette resulterer i at sjøvannets ph avtar, og derfor har prosessen fått navnet havforsuring. Havets ph ligger generelt omkring 8, men de naturlige variasjonene er store og påvirkes av blant annet temperatur, primærproduksjon, respirasjon og fysiske prosesser som vannblanding. Det er verdt å merke seg at havet aldri vil bli surt (ph lavere enn 7), bare mindre basisk. I havmiljøet er det reduksjonen av tilgjengelige karbonationer som skaper mest bekymring. Karbonat utgjør en viktig byggestein for mange marine organismer, først og fremst for dem med kalkskall, og kalsiumkarbonat dannes bare biologisk (Eq. 2) mens oppløsningen er kjemisk (Eq. 3). Ca HCO 3 - CaCO 3 (s) + H 2 CO 3 (2) CaCO 3 (s) Ca 2+ +CO 3 2- (3) Det er rimelig å anta at organismer med kalkskall vil ha lavere evne til å overleve når konsentrasjon av karbonat blir redusert som følge av CO 2 -opptak. I følge Talmange og Gobler (2009), Andersen m fl. (2013) og Agnalt m fl. (2013) kan havforsuringen svekke en rekke økonomisk viktige skalldyrarter, og Mortensen m fl. (2001), Turley m fl. (2007) og Järnegren og Kutti (2014) viser 14

15 at dette også kan være tilfelle for de store forekomstene av kaldtvannskoraller langs norskekysten. Når svært store mengder med CO 2 absorberes, kan havet bli surt nok til at vannet blir undermettet med hensyn på karbonat-ioner (CO 3 2- ) og da vil kalk (CaCO 3 ) oppløses og skallet til enkelte organismer blir kjemisk ustabilt (Orr m fl., 2005). Det har også vist seg at ikkekalkskalldannende organismer også kan bli påvirket negativt av endring i CO 2 eller lav ph. Det finnes også organismer som reagerer positivt på høyt CO 2 -innhold og lav ph (Dupont og Pörtner, 2013). Det er derfor vanskelig å forutsi hvilke organismer som kommer til å ta mest skade. Desto viktigere er det å studere de naturlige variasjoner av karbonatsystemet for å kunne bruke relevante nivåer på karbonatsystemet i effektforsøk og følge med på utviklingen av nivåene av karbonation-konsentrasjon og såkalt metningsgrad av de to vanligste former for kalk i havet; aragonitt og kalsitt. Faktaboks Havets ph ligger generelt omkring 8, men de naturlige variasjonene er store og påvirkes av blant annet temperatur, primærproduksjon, respirasjon og fysiske prosesser som vannblanding. Havforsuring betyr at ph-verdien i havet blir litt lavere enn den generelle verdien på rundt 8. Dette skjer på grunn av ytre påvirkninger. Havforsuring betyr også at metningsgraden av kalsiumkarbonat (kalsitt og aragonitt) blir lavere. Det er viktig å vite både ph og metningsgrad for å få et komplett bilde av havforsuring. Havet vil aldri bli surt (ph lavere enn 7), bare mindre basisk. At havet blir mindre basisk vil primært påvirke organismer med kalkskjell eller kalkskjelett, siden kalk vil løses når ph-verdien er for lav. 15

16 2. Metodikk og data Overvåkningsprogrammet har som mål å få oversikt over status og utvikling av forsuring i norske havområder. I tillegg skal programmet legge til rette for overvåkning av forsurings-effekter i framtida. De fleste dataene er tilgjengelig i de internasjonale databasene CARINA, CDIAC og SOCAT ( Dataene publiseres også i Vannmiljø. Tabell 1 Tabellen nedenfor viser en oversikt over alle toktene som ble gjennomført i The table below shows a summary of transects and cruises where sampling were performed from south to north in Snitt/stasjon (prøvetype) Prøvetakingsmåned Dyp Målte parametere Utførende institusjon Finansiering Torungen- Hirtshals (diskrete) Svinøy-NV (diskrete) Gimsøy-NV (diskrete) Fugløya-Bjørnøya (diskrete) NØ Barentshav (diskrete) Kaldvannskorallrev Tromsø-Longyearbyen/Ny-Ålesund (diskrete) Oslo-Kiel (diskrete) Stasjon M (diskrete) Kyststasjon Skrova (diskrete) Stasjon M* (kontinuerlige) februar vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet mars vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet mars vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet januar vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet september vannsøyle A T, C T IMR juli (Hola) august (Nordland) mars, mai, august, november februar, mai, august, november januar, mars, mai, august, november Miljødirektoratet/ FRAM vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet overflate A T,C T, ph, NIVA Miljødirektoratet/ FRAM overflate A T,C T, ph, NIVA Miljødirektoratet vannsøyle A T, C T UNI Miljødirektoratet /NFR/EU månedlig vannsøyle A T, C T IMR Miljødirektoratet juni 2014 desember 2015 Overflate, pco 2, ph UNI Miljødirektoratet Korsfjorden- Hardangerfjorden Nordiske hav (kontinuerlige) september vannsøyle A T, C T UNI Miljødirektoratet januar-november overflate pco 2 UNI Miljødirektoratet *Overflatebøye og undervannsrigg står i vannet fra mai-juni ett år til mars-april påfølgende år. 16

17 Figur 1a. Kart over hele innsamlingsområdet for havforsuringsprogrammet Forklaring følger i Figur 1b, der det er fokusert på kysten. Figure 1a. Map showing the whole area of sampling in the ocean acidification program For explanation, see Figure 1b, where the focus is on the coast. 17

18 Figur 1b. Kart over stasjoner som inngår i måleprogrammet i Røde prikker viser faste snitt med vannsøyleprøver (IMR); TH=Torungen-Hirtshals, SØ=Svinøy-NV, GØ=Gimsøy-NV, FB=Fugløya-Bjørnøya, NB=stasjoner i nordøstlige Barentshav. Gule punkt med svart kant markerer (1) Skrova kyststasjon, (2) Holarevet, (3) Skjoldryggen og (4) Storegga; alle innsamlet av IMR. Grønne prikker er stasjoner der NIVA har tatt overflateprøver; OK=Oslo-Kiel, TL=Tromsø-Longyearbyen. Blå streker viser kontinuerlige overflatemålinger fra F/F G.O. Sars, som også dekker området vest til 40 W (Figur 1a) (UNI). Blå M markerer posisjon for Stasjon M (UNI), og lyseblå kryss (5) er stasjoner fra Korsfjorden, Langenuen og Hardangerfjorden (UNI). Figure 1b. Map showing positions for all collected data in Red dots show repeated transects were IMR sampled the water column; TH=Torungen-Hirtshals, SØ=Svinøy-NV, GØ=Gimsøy-NV, FB=Fugløya- Bjørnøya, NB=stations in the northeast Barents Sea. Yellow dots with black outline show (1) the Skrova coastal station, (2) the Hola reef, (3) the Skjold ridge, and (4) Storegga; all collected by IMR. Green dots are stations where NIVA has collected surface samples; OK=Oslo-Kiel, TL=Tromsø-Longyearbyen. Blue lines show continuous surface samples from R/V G.O. Sars, and these reach as far west as 40 W (Figure 1a) (UNI). The blue M is the position for Station M (UNI), and light blue crosses (5) are stations from the Korsfjord, Langenuen and Hardangerfjord (UNI). 18

19 Posisjoner til faste snitt, transekt og fast stasjon som er del av måleprogrammet i 2015 vises i Figur 1a og b. Havforskningsinstituttet (IMR) har utført faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV, Gimsøy-NV), og i Barentshavet (Fugløya-Bjørnøya og ti stasjoner i det nordøstlige Barentshavet). I 2015 startet IMR med månedlig prøvetaking på Skrova kyststasjon (Figur 1b, nr. 1), og dette er et samarbeid med ØKOKYSTprogrammet (Miljødirektoratet). Uni Research har i 2015 gjort målinger på Stasjon M i tillegg til transekt i store deler av de nordiske hav. NIVA har målt transekt i Barentshavsåpningen (Longyearbyen- Tromsø) og i Skagerrak (Oslo-Kiel). Posisjoner for prøvetaking vises detaljert i senere figurer. I 2015 finansierte Miljødirektoratet ekstra undersøkelser ved kaldtvannsrev (Hola, Skjoldryggen og Storegga) og i fjorder på Vestlandet, den første undersøkelsen gjort av IMR (Figur 1b, nr. 2, 3, 4) og den andre av UNI (Figur 1b, nr. 5). Miljødirektoratet har finansiert aktiviteter som er presentert i denne rapporten, men deltakerne i programmet har i tillegg bidratt med data og kompetanse fra andre prosjekter. UNI sine data er samlet inn med bidrag fra EU-prosjektet FixO3. NIVA sine aktiviteter knyttet til havforsuring (OA-SIS) er benyttet i arbeidet og dekker kostnader knyttet til metodeutviklingen på analyser (C T, A T og ph) og kontinuerlige målinger av ph og pco 2. Noen data fra disse programmene og Framsenterets Flaggskip på havforsuring er inkludert for å styrke datagrunnlaget i rapporten. Fra IMRs sin side er det spesielt to prosjekter i Flaggskipet for Havforsuring og økosystemeffekter i norske farvann ved Framsenteret og IMRs tokt for økosystemundersøkelser som bidrar med kompetanse, infrastruktur og data til denne rapporten. Dette gjelder særlig data fra nordøstlige Barentshav som omfatter overvåking av IMR faste snitt langs Vardø-N. 2.1 Prøvetaking og måleparametere I dette prosjektet brukes internasjonalt anerkjente metoder og rutiner for vannprøvetaking og instrumentering, og disse finnes i Dickson m fl.(2007); Guide to Best Practices for Ocean CO 2 Measurements. Som før ble prøvetaking av vannsøylen på faste snitt utført manuelt av IMR (Figur 1a og b) om bord på instituttets fartøy F/F GM Dannevig i Nordsjøen, F/F Håkon Mosby i Norskehavet og F/F Johan Hjort i Barentshavet. Prøver fra Stasjon M ble samlet inn manuelt av UNI ved bruk av primært F/F Håkon Mosby og F/F Johan Hjort. NIVA samlet manuelt inn vannprøver v.h.a. Ferrybox-nettverket fra overflaten mellom Tromsø og Longyearbyen med containerskipet M/S Norbjørn og Oslo-Kiel med M/S Color Fantasy. I tillegg ble det gjort kontinuerlige målinger i Trondheimsfjorden med M/S Trollfjord og i Isfjorden med M/S Norbjørn. Disse dataene fra NIVAprosjektet OASIS og Framsenter-prosjektet OA STATE er stilt til disposisjon og brukt i rapporten. Karbonatsystemet i sjøvann kan beskrives ved hjelp av fire målbare parametere og disse er: total alkalinitet (A T ), total uorganisk karbon (C T ), ph, og partialtrykk av CO 2 (pco 2 ). A T er et mål på vannets kapasitet til å nøytralisere syre (bufferkapasitet) og består av summen av de basene i løsningen som er dannet av svake syrer (se Eq. 4 for skjematisk definisjon, Appendiks). I sjøvann utgjør karbonater og hydrogenkarbonat den største delen av disse basene. C T defineres som summen av karbonsyre og løst CO 2 i vann (CO 2 *), karbonater og hydrogenkarbonater (Eq. 5, Vedlegg C). Surhetsgraden eller ph angir konsentrasjonen av hydrogen-ioner (H + ) i sjøvannet (Eq.6, Vedlegg C). Partialtrykket (deltrykket) av CO 2 (pco 2 ) er 19

20 enkelt definert som forholdet mellom konsentrasjon av løst [CO 2 * ] i vann og løselighet av CO 2 - gass, K 0 (Eq. 7, Vedlegg C). Gjennom hele rapporten har vi brukt pco 2 for deltrykket av CO 2. I realiteten måles fco 2, fugasitet av CO 2, som tar hensyn til at CO 2 ikke er en ideell gass. Forskjellen mellom pco 2 og fco 2 er rundt 0,3%. For å unngå biologisk aktivitet i vannprøven etter at den er samlet inn, noe som vil forskyve balansen mellom organisk og uorganisk karbon i prøven, fikseres vannprøvene for totalt uorganisk karbon (C T ) og total alkalinitet (A T ) med mettet kvikksølvklorid løsning. I tillegg oppbevares prøvene mørkt ved ca. +4 C før de blir analysert. ph-målinger ble foretatt umiddelbart (NIVA). 2.2 Måling av total alkalinitet og totalt uorganisk karbon Målinger av C T og A T ble utført på vannsøyleprøver fra snittene Torungen- Hirtshals, Svinøy-NV, Fugløya-Bjørnøya, Gimsøya-NV, nordøstlige Barentshav, Skrova kyststasjon, kaldtvannskorallrev ved Hola og langs Nordland, fra den faste stasjonen M, fra stasjoner i fjorder sør for Bergen, og fra overfarten Tromsø-Longyearbyen og Oslo-Kiel. Prøvene ble analysert ved IMR, UNI og NIVA med VINDTA 3C (Marianda, Tyskland) og CM5011 coulometer (UIC instruments, USA). Verdiene ble kalibrert mot sertifisert standardvann (CRM) for kvalitetssikring og kontroll av nøyaktighet av alle C T og A T data (Certified Reference Material, CRM, A. Dickson, SIO, USA). Saltsyren for A T -titrering tilsettes NaCl for å bli sammenlignbar med ionestyrken til naturlig sjøvann på ca. 0,7 M og ph-elektroden som benyttes av alle parter er tilpasset sjøvannsprøver/høy ionestyrke (Metrohm ). C T -metoden er beskrevet i Johannessen m fl. (2011). VINDTA-instrumentet på NIVA bruker prøvevolum på 250 ml, mens VINDTA-instrumentene ved IMR og UNI benytter 100 ml prøvevolum. I A T -titreringene brukes åpen titreringscelle ved alle tre institusjonene. Ekvivalenspunktene ble beregnet ved å bruke en kurvetilpasningsmetode anbefalt av Dickson m fl. (2007). 2.3 ph- og pco2-målinger ph-målinger På overflatetoktene (Oslo-Kiel og Tromsø-Longyearbyen) har NIVA målt ph med spektrofotometrisk metode i totalskala (ph T ) og med potensiometrisk metode i NBS skala (ph NBS ) ved 25 C. ph in situ (ved in situ temperatur, saltholdighet og trykk) ble så beregnet ved hjelp av modellen CO2SYS (Pierrot m fl., 2006), se kap Den spektrofotometriske phmetoden er beskrevet i tidligere rapporter fra overvåkingsprogrammet (Johannessen m fl., 2011; Chierici m fl., 2012; 2013; 2014; 2015). Målingene av ph T er foretatt på et HACH DR-2800 felt spektrofotometer utstyrt med en 5 cm celle og som kan måle simultant på 4 bølgelengder. For den potensiometriske metoden ble Metrohm 680 ph-meter benyttet. For underveis ph-måling 20

21 med spektrofotometrisk metode med instrumentet Automated Flow-through Embedded Spectrophotometer (AFtES) (metode utviklet på UNI og NIVA; Bellerby m fl., 2002, Reggiani m fl., 2014; 2016) ble den ph-sensitive indikatorfargen thymolblå brukt. Disse målingene har en usikkerhet på <0,003 som er insignifikant relativt romslig og sesongsvariasjon. UNI har målt ph T fra overflatebøya og undervannsriggen utplassert ved Stasjon M, og her brukes det et ph-instrument fra Sunburst Technologies, USA; SAMI2-pH. I dette instrumentet blandes en indikator direkte med sjøvann som strømmer gjennom en celle. Fargeendringa i cella registreres optisk, og vannets ph beregnes. Disse målingene har en usikkerhet på 0, pco2-målinger UNI bruker flere ulike pco 2 -instrumenter. Det som måles er egentlig fco 2 (fugasitet av CO 2 ) som tar hensyn til at CO 2 ikke er en ideell gass, men for enkelhets skyld brukes benevnelsen pco 2 i hele rapporten. Et av pco 2 - instrumentene blir i dag produsert av General Oceanics i USA, men instrumentet ble i utgangspunktet utviklet av en av ingeniørene på Uni Research og er i dag i bruk på forskningsskip og cargobåter i alle verdenshav. Et slikt instrument ble installert på F/F G.O. Sars i 2003 da båten var ny. Instrumentet måler deltrykket av CO 2 (pco 2 ) i overflatevann og sjøvannstemperatur, og etter hvert er også målinger av oppløst oksygen i sjøvann koblet på. Prinsippet er å bruke en infrarød CO 2 /H 2 O-gassanalysator (LI-COR 6262) til å måle CO 2 -konsentrasjonen i luft som er i likevekt med en kontinuerlig strøm av sjøvann (Pierrot m fl., 2009). Målinger blir gjort hvert tredje minutt, og instrumentet kalibreres omtrent hver sjette time ved å bruke tre referansegasser med konsentrasjoner på ca. 200, 350 og 420 ppm CO 2. Kalibreringsgassene er levert av National Oceanic and Atmospheric Administration/Earth System Research Laboratory (NOAA / ESRL), og målinger gjort med slike instrumenter leverer pco 2 data med en usikkerhet på 2 μatm. pco 2 -dataene fra 2015 har gått gjennom primær og sekundær kvalitetskontroll og er sendt til databasen SOCAT (Surface Ocean Carbon Atlas Portal - I april 2015 ble en nyere versjon av dette instrumentet installert på F/F G.O. Sars, og data i del-kapittel 3.8 er fra to ulike versjoner av pco 2 - instrumentet. Det andre pco 2 -instrumentet som er i bruk (UNI og IMR) er installert på overflatebøya på Stasjon M. Instrument er levert fra Battelle Memorial Institute, USA, og det bruker, som General Oceanics-instrumentet også en infrarød CO 2 -gassanalysator (LI-COR 820), men her brukes bare én kalibreringsgass (NOAA / ESRL) i tillegg til en null-standard. Målefrekvensen er en gang hver tredje time, og med måling menes CO 2 i vann, CO 2 i luft eller kalibreringskjøringer. Instrument med bare en kalibreringsgass har en usikkerhet for pco 2 i sjøvann på 5 μatm. På undervannsriggen på Stasjon M brukes et pco 2 -måleinstrument fra Sunburst Technologies, USA; SAMI2-CO 2. I dette instrumentet strømmer sjøvann forbi en semi-permeabel beholder med indikator, som forandrer farge når CO 2 diffunderer gjennom beholderveggen. Fargeendringen registreres optisk, og usikkerhet i disse målingene er 5 μatm for pco 2 i sjøvann. Data fra dette instrumentet finnes ikke fra fordi riggen har slitt seg og forsvunnet fra posisjon. NIVA måler pco 2 kontinuerlig ved hjelp av et membranbasert målesystem der CO 2 diffunderer over en membran og detekteres på en NDIR (non-dispersive infrared) sensor. Instrumentet er under utvikling i samarbeid med Franatech (Tyskland). 21

22 2.4 Beregning av ph, pco2 og metningsgraden av kalsitt og aragonitt Kjenner vi to av de fire karbonparameterne; C T, A T, ph og pco 2, kan de to andre beregnes. Det man i tillegg får ut av disse beregningene er metningsgraden av kalsitt og aragonitt, Ca og Ar. Metningsgraden forteller om konsentrasjonen av karbonationer i vannet, og hvis >1 betyr det at vannet er overmettet med karbonat. Hvis <1 betyr det at vannet er undermettet med karbonat og det kjemiske miljøet er dermed ugunstig for organismer med karbonatskjell, som f.eks. vingesnegl eller korallrev. For å beregne karbonparametere bruker vi den kjemiske modellen CO2SYS (Pierrot m fl., 2006). I mange sammenhenger ble A T og C T brukt sammen med temperatur, dybde (trykk), saltholdighet, fosfat og kiselsyre som input-verdier i CO2SYS, og det som ble beregnet var in situ ph, pco 2 og metningsgrad for kalsitt og aragonitt ( Ca og Ar ). I disse beregningene ble det benyttet karbonsyrekonstanter fra Mehrbach m fl., (1973), modifisert av Dickson og Millero (1987). ph er gitt i totalskala (ph T ), og konstanten for HSO4 - fra Dickson (1990) og temperatur 25 C er brukt i ph-beregningene. Kalsiumkonsentrasjonen ([Ca 2+ ]) ble antatt proporsjonal med saltholdighet (Mucci, 1983), og korrigert for trykk i følge Ingle (1975). NIVA måler ph og bruker CO2SYS (Pierrot m fl., 2006) sammen med in situ temperatur og saltholdighet til å beregne in situ ph fra målt ph ved 25 C. Konstantene er de samme som over. Ved hjelp av CO2SYS ble pco2 beregnet som funksjon av T, S, ph T og AT, og ved hjelp av samme modell ble metningsgraden for kalsitt og aragonitt (Ωkalsitt og Ωaragonitt) beregnet som funksjon av T, S, CT og AT. 3. Resultater 3.1 Vannsøyledata fra Torungen-Hirtshals Målinger ble foretatt på de fem avmerkede stasjonene i det faste snittet Torungen-Hirtshals på prøver samlet i februar 2015 (Figur 2a). Snittet ligger i et område som er påvirket av innstrømmende varmt og salt Atlanterhavsvann (rød) og ferskt kystvann (grønn, Figur 2b). I Tabell 1 i Vedlegg A presenteres stasjoner, posisjoner og data. 22

23 Figur 2a. Stasjoner fra IMRs faste snitt Torungen-Hirtshals i februar 2015 (røde punkter). Se også Figur 1b (TH). Resultatene er tabulert fra kysten og utover(tabell 1), og figurer som fremstiller vertikalfordeling av variabler langs snittet starter med kysten til venstre. Figure 2a. Stations from IMR transect in the North Sea (red dots). See also Figure 1b (TH). Figur 2b. Skjematisk kart over de viktigste transportveiene i Nordsjøen og Skagerrak. De røde pilene indikerer innstrømning av atlantisk vann, for det meste i m dybde, mens de grønne pilene angir hovedretningene til sirkulasjon av kystvann, typisk beliggende i de øverste 20m (kart og tekst fra Kyststrømmen får tilførsler fra Østersjøen. 23

24 Figure 2b. Overview map on major currents in the North sea area; Atlantic water (red), coastal water (green arrows). The coastal water is also affected by additions from Baltic Sea water. Vinterdata fra februar 2015 viser som i 2012, 2013, og 2014 generelt lave A T og C T verdier i overflaten og høyere i dypet (Figur 4). Dette reflekterer innblanding av ferskvann i overflaten (Figur 3). Mellom 100 og 250 m dybde ser vi at det salte og relativt varme Atlanterhavsvannet starter cirka 10 km ut fra kysten (Figur 3). Under 300 m er det litt kaldere vann ned til bunnen. Høyeste verdier av A T og C T finnes i det dypeste vannet i midten av snittet sirka 40 km ut fra kysten i en litt kaldere vannmasse under Atlanterhavsvannet. Der er A T 2325 µmol kg -1 og C T er 2190 µmol kg -1 og er sannsynligvis påvirket av en eldre vannmasse med høyere CO 2 innhold fra respirasjon. I Atlanterhavsvannet er C T cirka µmol kg -1 som er 20 µmol kg -1 lavere sammenlignet med dypvannet, dette vises også i Nærmest kysten har A T og C T lavere konsentrasjon enn på de sørligste stasjonene. Dette viser sannsynligvis påvirkning av kystvann (Figur 4), og det underliggende vannet med høye A T og C T verdier er påvirket av Atlanterhavsvannet (Figur 4). Torungen (N) Hirtshals (S) Torungen (N) Hirtshals (S) Figur 3. Februardata fra Torungen-Hirtshals Øvre panel: saltholdighet, nedre panel: temperatur ( C). Figure 3. Salinity and temperature data from Torungen-Hirtshals from February

25 A T (µmol kg -1 ) Torungen (N) Hirtshals (S) Torungen (N) Hirtshals (S) Figur 4. Februardata fra Torungen-Hirtshals. Øvre panel: total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ), nedre panel: totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ). Figure 4. AT and CT data from Torungen-Hirtshals from February I de øvre 100 m viser ph relativt homogene verdier fra 8,045 til 8,06 med høyeste verdier på de sentrale stasjonene. ph minker gradvis nedover i dypet og laveste verdi på ca. 7,947 vises i bunnvannet sentralt på snittet (Figur 5). I de øvre 50 m viser Ω Ar (og Ω Ca ) økende verdier fra nord til sør. Laveste overflateverdi (10 m) ved Torungen er Ω Ar 1,34, som er veldig lavt sammenlignet med år 2014 i overflaten og det er sannsynligvis ferskvann fra land som er grunnen til dette. Ferskere vann inneholder lavere konsentrasjon karbonationer og gir lavere metningsgrad. På den sentrale stasjonen ved 30 km fra Torungen vises den høyeste Ω Ar -verdien på ca. 1,80 på m dyp (Figur 5). I mellomsjiktet m (Atlanterhavsvannet) er ph ca. 8,03 til 8,01 og Ω Ar ca. 1,70, som er lignende verdier som i 2014 men lavere sammenlignet med Denne mellomårlige variasjonen skyldes antageligvis naturlig variabilitet. Lave ph verdier rundt 7,95 og lav aragonittmetning finner vi også i det dypere vannet der Ω Ar er omkring 1,45. Det vil si at hele vannekolonnen er overmettet med både kalsitt og aragonitt (Figur 5). I dypvannet bidrar blant annet respirasjon til lave ph-verdier og lav metningsgrad. 25

26 Middelverdi for Ω Ar og Ω Ca var 1,68 ± 0,14, og 2,65 ± 0,22 for hele området og alle dyp (30 prøver). Dette er lignende verdier som i 2014 men er signifikant lavere (ca. 0,2 Ω Ar -enheter) enn i 2012 (20 prøver). Middelverdi i 2012 for Ω Ar og Ω Ca var henholdsvis 1,9 ± 0,2, og 3,0 ± 0,3 for hele området og alle dyp (Chierici m fl., 2013). For 2013 (30 prøver) var Ω Ar og Ω Ca henholdsvis 1,7 ± 0,1 og 2,7 ± 0,2. Middelverdiene i 2012 er basert på færre prøver enn de senere årene og er ikke helt sammenlignbare. Men det er samme antall data i overflaten der ph og kalkmetningen var høyere i 2012 og 2013 (Chierici m fl., 2013; 2014) og i det dype vannet under Atlantervannet. De høye overflate-verdiene i de to tidligere årene er sannsynligvis på grunn av CO 2 -opptak gjennom primærproduksjon som resulterer i en økning av kalkmetningen. De høye C T -verdiene i dypvannet i 2014 og 2015 gir lavere kalkmetning og er trolig på grunn av innstrømming av eldre dypvann fra Nordsjøen. Eldre vann har høyere anrikning av CO 2 fra nedbrytning av organisk materiale. Den nedgående trenden ser ut at ha stoppet opp i 2015, men dette må undersøkes ytterligere og en lengre tidsserie vil vise hvilke prosesser som påvirker trender i kalkmetning. Torungen (N) Hirtshals (S) Aragonitt Torungen (N) Hirtshals (S) Figur 5. Februardata fra Torungen-Hirtshals i Øvre panel viser ph in situ og nedre panel aragonittmetningsgrad (ΩAr). Figure 5. ph in situ and aragonite saturation from Torungen-Hirtshals from February

27 3.2 Vannsøyledata fra Svinøy-NV I 2015 ble det utført målinger av karbonkjemi i hele vannkolonnen på vannprøver fra seks av de faste stasjonene i det hydrografiske snittet mellom Svinøy og N, 0 0 V; Svinøy-NV. Prøvene ble hentet i mars av IMR (Figur 6a). I Tabell 2a i Vedlegg A finnes detaljer om posisjon, karbonatsystemdata og dyp. Snittet Svinøy-NV fanger opp kystvannet (ferskt med stor sesongmessig variasjon i temperatur) og viktige deler av Atlanterhavsvann og arktisk vann i Norskehavet (Figur 6b). Varmt og salt Atlanterhavsvann strømmer inn i Norskehavet mellom Shetland, Færøyene og Island og følger topografien nordover (Figur 6b). Atlanterhavsvannet avkjøles på vei nordover og tar opp mye antropogent CO 2. Dette snittet har hydrografisk historie tilbake til Figur 6a. Kart og nummer over stasjoner på Svinøy-NV i mars Se også Figur 1 (SØ). Figure 6a.Stations and station numbers from the transect in the Norwegian Sea along Svinøy-NW (blue dots) sampled in March See also Figure 1 (SØ). 27

28 Figur 6b. Strømmer og hovedsakelige tre vannmasser i både Norskehavet og Barentshavet: atlanterhavsvann (rød), arktisk vann (blå) og kystvann (grønn). Figure 6b. Major currents and water masses in Norwegian Sea: Atlantic water (red), polar water (blue) and coastal water (green). Figur 7 viser saltholdighet og temperatur langs snittet og viser tydelig Atlanterhavsvannet ned til 400 m. Det er bare stasjonen ved kysten som viser ferskt og relativt kaldt vann fra den norske kyststrømmen. Under Atlanterhavsvannet ligger det kaldere vannet som iblant kalles Arktisk intermediært vann med opprinnelse i Arktis. Den hydrografiske situasjonen i mars 2015 ligner på den fra samme måned i

29 Figur 7. Data fra det faste snittet Svinøy-NV i mars Fra øverst til nederst: saltholdighet og temperatur ( C). Figure 7. Salinity and temperature data from Svinøy-NW from March A T og C T viser lave verdier ved kysten, dette er karakteristisk for kyststrømmen som ved dette snittet sees klart bare på den innerste stasjonen. Mellom ca. 40 km og 150 km ut fra kysten observeres høyere verdier av A T fra overflaten ned til ca. 250 m dyp på ca µmol kg -1. Dette viser påvirkning av Atlanterhavsvannet (Figur 8). I 2014 ble det høye A T vannet observert helt ut til 250 km fra kysten og ned til 400 m dyp (Chierici m fl., 2015). Det arktiske vannet (under 500 m) viser A T -verdier på 2300 til 2305 µmol kg -1. I de øvre 250 m øker C T gradvis fra lave verdier i kystvannet til ca µmol kg -1 lengst ut i nordvest (Figur 8). I 2014 var C T verdien markert lavere (ca µmol kg -1 ) ved denne samme nordvestligste posisjonen i Norskebassenget. Det underliggende vannet mellom 500 og 1000 m dyp viser høyeste C T -verdier på ca µmol kg -1. I det dypeste vannlaget er C T litt lavere (ca μmol kg -1 ). ph viser generelt lave verdier dypere enn 200 m ved de fire første stasjonene ut fra kysten. Spesielt tydelig er dette på bunnen ca. 70 km fra kysten med laveste ph verdi på på 800 m (Figur 9). Lignende lave ph-verdier (8,018) vises også på 2500 m dyp lengst ut i nordvest. De lave ph verdiene ved kysten overensstemmer med situasjonen før I 2014 fantes de laveste ph verdiene midt på snittet og var ca De lave ph-verdiene midt på snittet er sannsynligvis 29

30 et resultat av økt CO 2 innhold (Figur 9). Beregnet aragonittmetning viser gradvise minkende verdier fra overflaten til bunn langs hele snittet. Ωar i overflaten varierer mellom 1,85 og 2,0 forklares av av ulik påvirkning av ferskvann, biologisk produksjon og Atlanterhavsvann. Kalsittmetning var 3,0 i overflaten (ikke vist). Metningen synker gradvis vertikalt og er omkring 1,08 på 1500 m ved den nordvestligste stasjonen i 2015 (Figur 9), som den også var i Undermetning ( Ar <1) ses ved 1992 m dyp lengst ut i nordvest og dette er omtrent det samme dypet der undermetning ble påvist i 2012 og 2013 (ca m dyp, Chierici m fl., 2013; 2014). Figur 8. Marsdata fra det faste snittet Svinøy-NV i Fra øverst til nederst: total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ). Figure 8. AT and CT data in March 2015 along Svinøy-NW. 30

31 Aragonitt Figur 9. ph in situ (øvre panel) og aragonittmetning (nedre panel) i mars 2015 langs det faste snittet Svinøy-NV. Figure 9. ph in situ and aragonite saturation in March 2015 along Svinøy-NW Mellomårlig variasjon på Svinøy-NV Mellomårlig variasjon over fem år i vannkolonnen for perioden 2011 (januar) til 2015 (mars) ved ca 2 E, 200 km fra land langs Svinøy-NV snittet er vist i Figur 10a og 10b. I Figur 10c vises den minkende aragonittmetning ved 1500 m dyp ved 2 E langs snittet fra 2011 til Vi ser en tydelig trend mot lavere verdier ved 1500 m mellom 2011 og 2014 da Ar er 1,08. Dette er samme verdi som i Spesielt rask minking vises mellom 2011 og 2014 da Ar minket med 0,06. Dette er innenfor usikkerheter i beregningen av metningen og må følges nøye opp videre for å bekrefte eller avkrefte trenden. I overflaten (øvre 50 m) viste data fra 2011 til 2014 minkende metning, men metningen har økt litt i 2015 (Figur 10a). Fem års middelverdi ( ) av aragonittmetning i øvre 500 m er på 1,94 med standardavvik 0,07, som er en liten økning fra fire års middelverdien ( ) på 1,92 (Chierici m fl., 2015). Vi ser også en 31

32 Aragonitt Dyp (m) Dyp (m) Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015 M indikasjon på at dypet med Ar =1,6 er blitt grunnere og har gått fra ca. 500 m i 2011 til ca. 380 m i 2015 (Figur 10a). Trenden med lavere saltholdighet i øvre 500 m som fantes i 2014 vises også i 2015 (Figur 10b). Det er sannsynlig at den generelle trenden med synkende aragonittmetning skyldes ferskere vann i overflata ned til 500 m dyp sammenlignet med 2011 (Figur 10b). Ved 1500 m dyp ses ingen betydende endring i saltholdigheten disse fem årene. I 2012 og 2013 ved 1500 m (bunn) vises litt lavere Ωar sannsynlig vis grunn av tilførsel av vann fra dypere lag lenger nordvest. a b ΩAragonitt Saltholdighet c jan.10 jan.11 jan.12 jan.13 jan.14 jan.15 jan.16 Figur 10. Fem års vinterdata fra 2011 til 2015 i vannkolonnen ved 2 E langs Svinøy-NV, a) aragonittmetning ( Ar), b) saltholdighet, og trend i aragonittmetning ved 1500 m dyp fra 2011 til 2015 Figure 10. Interannual varability in the water column based on winter data from the water column at 2 E along Svinøy-NW section from 2011 to 2015: a) aragonite saturation, b) salinity and the trend in aragonite saturation at 1500 meters depth at 2 E from 2011 to

33 3.3 Vannsøylen på Stasjon M Værstasjon M har posisjon 66 N 2 E i Norskehavet (se Figur 1a og b), og hydrografiske målinger fra denne stasjonen går helt tilbake til I 2015 har UNI på fem tokt samlet inn diskrete prøver mellom overflata og 2000 m dyp, og prøvene er analysert for C T og A T. I tillegg samarbeider UNI og IMR om en overflatebøye og en dypvannsrigg ved stasjon M, og disse infrastrukturene måler karbonparametere kontinuerlig i overflatevann og i blandingslaget. Diskrete og kontinuerlige målinger gir noe ulik informasjon, og begge er nyttige fordi de supplerer hverandre. Fordelen med diskrete prøver tatt fra båt er at vi har muligheten til å måle i hele vannkolonna fra overflate til bunn, og hvis man har båt tilgjengelig og kan samle inn prøver en gang i sesongen så fanger man signaler som varierer med årstidene. Sensorer som måler kontinuerlig vil gi informasjon om prosesser som varierer på en tidsskala mindre enn den man kan dekke ved å bruke båt, men siden vi ikke har mange sensorer tilgjengelig så vil man bare kunne måle kontinuerlig i noen få utvalgte dyp. På Stasjon M skjer den kontinuerlige målinga i overflata og på 150 m dyp. Tabell 2b i Vedlegg A presenter data fra Stasjon M Vannprøvemålinger Karbonkjemien i vannsøylen på Stasjon M ble målt i januar, mars, mai, august og november i 2015, og fra hver av disse månedene ble vannprøver samlet inn fra 12 dyp fordelt mellom overflate (5 m) og bunn (2000 m). Tabell 2b i Vedlegg A viser dato, dyp, stasjonsnummer og data. Figur 11a og 11b viser hvordan salt og temperatur i vannkolonnen ved Stasjon M varierer gjennom året. Relativt salt og varmt atlantisk vann strømmer nordover langs norskekysten og passerer stasjon M på vegen. Om vinteren måles overflatetemperaturer ned mot 6 C mens på seinsommeren nærmer temperaturen i overflata seg 12 C. Vanligvis blir relativt ferskt vann fra kyststrømmen observert helt ut til stasjonen på seinsommeren, men i 2015 ble ikke dette fanget av vannprøvemålingene (Figur 11a). I de kontinuerlige målingene ses derimot et litt ferskere signal i august 2015 enn senere på året (se kap ). Det er primært biologisk produksjon som driver sesongendringene i de øverste meterne på stasjonen, men blanding med omliggende vannmasser spiller også en rolle. I 2015 som tidligere år startet oppblomstringen i området i april-mai, med påfølgende reduksjon i C T -konsentrasjon (Figur 11d) og økning i ph (Figur 11e) og Ar (Figur 11f). Sesongvariasjonen skjer i det atlantiske vannet i de øverste m. På ca. 500 til 1000 m dyp, i det intermediære vannet, er den variabiliteten i de ulike parameterne knyttet til blanding av vannmasser gjennom året. Dypere enn ca m er Norskebassenget fylt opp av kaldt og relativt ferskt vann og endringer her skjer svært langsomt. Det dype vannet på Stasjon M har en temperatur på rundt -0,8 C og et saltinnhold på ca. 34,91. Temperaturen i dypvannet har økt med 0,14-0,16 C siden midten på 80-tallet, og dette henger sammen med både redusert dypvannsdannelse i Grønlandshavet og endring i sirkulasjonsmønsteret til det dype vannet i de nordligste havbassengene. Det dypeste vannet har A T, C T, ph og Ar -verdier på henholdsvis 2300 mol kg -1, 2165 mol kg -1, 8,03 og rundt 1. Metningsgrad av aragonitt, Ar, er vist i Figur 11f, og som i tidligere rapporter (Skjelvan m fl., 2014, Chierici m fl., 2015) finnes metningshorisonten på m dyp. I overflata er C T, ph og aragonittmetning henholdsvis 2145 mol kg -1, 8,07 og 1,90 om vinteren, og ca mol kg -1, 8,15 og 2,66 om sommeren. 33

34 Figur 11a. Saltinnhold på Stasjon M i Svarte prikker viser prøvedyp. Figure 11a. Salinity at Station M during the year Black dots indicate the depths of the samples. Figur 11b. Temperatur ( C) på Stasjon M gjennom året Svarte prikker viser prøvedyp. 34

35 Figure 11b. Temperature ( C) at Station M through the year 2015.Black dots indicate the depths of the samples. Figur 11c. Innhold av total alkalinitet (AT; mol kg -1 ) på Stasjon M gjennom året Svarte prikker viser prøvedyp. Figure 11c. AT at Station M through the year Black dots indicate the depths of the samples. 35

36 Figur 11d. Innhold av totalt uorganisk karbon (CT; mol kg -1 ) på Stasjon M gjennom året Svarte prikker viser prøvedyp. Figure 11d. CT at Station M through the year Black dots indicate the depths of the samples. Figur 11e. ph in situ på Stasjon M gjennom året Svarte prikker viser prøvedyp. Figure 11e. ph in situ at Station M through the year Black dots indicate the depths of the samples. Figur 11f. Metningsgrad av aragonitt ( Ar) på Stasjon M gjennom året Svarte prikker viser prøvedyp. 36

37 Figure 11f. Saturation of aragonite at Station M through the year Black dots indicate the depths of the samples Kontinuerlige målinger På Stasjon M i Norskehavet har UNI og IMR utplassert en bøye i havoverflata der det er installert instrumentering for kontinuerlig måling av blant annet hydrografi og CO 2 -trykk (pco 2 ) i overflatevann (ca. 2 m dyp) og CO 2 -trykk i atmosfæren. I 2015 er det gjort målinger mellom januar og november, og for å sette dataene inn i en større sammenheng velger vi å vise flere årssykler fra posisjonen; fra mars 2012 til november Data mangler på vårparten hvert år siden dette er tidspunktet for vedlikehold av instrumentene. Figur 12, 13 og 14 viser hvordan salt, pco 2, ph og Ar varierer i overflata fra sesong til sesong og fra år til år. Temperaturvariasjonen i overflata er illustrert ved hjelp av farger der kaldt vann er lilla og varmt vann er rødt. Som nevnt i kap blandes relativt ferskt kystvann helt ut til stasjonen på sensommeren, men ikke like stor grad hvert år. Dette er primært styrt av vind og mengde ferskvannsavrenning fra land (Figur 12a). ph og Ar beregnet fra pco 2 og A T, der A T er estimert fra saltinnholdet (Nondal m fl., 2009). Om vinteren er pco 2 -verdiene i overflata høye (rundt 390 uatm; Figur 12b) og ph- og Ar verdiene lave (rundt 8,06 og 1,85; Figur 13 og 14). Vinterverdiene for ph og Ar tilsvarer det som er beregnet fra diskrete vinterprøver i kapittel (Figur 11e og f). Om våren, når produksjonen av planteplankton starter og karbon bindes i organisk materiale gjennom fotosyntesen vil CO 2 -trykket i overflatevann avta, som gir lave pco 2 - og høye ph-verdier (Figur 12b og 13). Sommerverdier for pco 2, ph og Ar fluktuerer mye og gir en pekepinn på hvor innfløkt det biologiske signalet kan være på en fast stasjon, der vann med ulike karakteristikker strømmer forbi og den biologiske produksjonen kan veksle fra time til time. Fra vinter til sommer observeres endringer i pco 2, ph og Ar i størrelsesorden -140 atm, +0,17 og +1,1. Lave pco 2 -verdier ser man også i atmosfæren om sommeren, men sesongvariasjonen der er mye mindre ( pco 2 40 atm) enn den man ser i havet. I perioder om vinteren er pco 2 -verdien i havoverflata tilnærmet lik den i atmosfæren, gjerne etter storm-episoder der dypere vann med mer CO 2 er blandet opp i overflata og atmosfærisk CO 2 er blandet inn i havet, men ellers om året er dette havområdet et sluk for atmosfærisk CO 2. Etter våroppblomstringen vil respirasjon og nedbrytning av organisk materiale etter hvert tilbakeføre CO 2 til vannet, noe som fører til at pco 2 øker og ph avtar, men på seinsommeren kan det igjen observeres en liten reduksjon i pco 2 og økning i ph som knyttes til sekundæroppblomstring på Stasjon M. Dette er også beskrevet i andre kilder (f.eks. Rey, 2004). Utover høsten vil vann dypere enn blandingslaget og med høyere innhold av karbon blandes opp i overflata og pco 2 -innholdet øker mot vinter-verdier. Blandinga er drevet primært av vind, som blir sterkere utover høsten, men vannet avkjøles også i denne perioden av året. ph- og Ar verdiene avtar også når det går mot vinter. I dataene ses også variasjoner fra ett år til neste, men det er ikke mulig å se noen mellomårlig trend i dette korte datasettet (se Skjelvan m fl., 2008, for trender i totalt uorganisk karbon på Stasjon M). Vannet i overflata er overmetta med hensyn på aragonitt i hele perioden 2012 til 2015 (Figur 14). 37

38 Figur 12a. Målt saltinnhold i havoverflata fra mars 2012 til november 2015 på Stasjon M. Fargeskala viser temperatur. Figure 12a. Measured sea surface salinity (SSS) between March 2012 and November 2015 at Station M. The colour scale indicates temperature. Figur 12b. Målt havoverflate-pco2 fra mars 2012 til november 2015 på Stasjon M. Fargeskala viser temperatur. Figure 12b. Measured sea surface pco2 between March 2012 and November 2015 at Station M. The colour scale indicates temperature. 38

39 Figur 13. Målt overflate-ph fra mars 2012 til november 2015 på Stasjon M. Fargeskala viser temperatur. Figure 13. Calculated sea surface ph between March 2012 and November 2015 at Station M. The colour scale indicates temperature. Figur 14. Beregna aragonittmetning i overflata ( Ar) fra mars 2012 til november 2015 på Stasjon M. Fargeskala viser temperatur. Figure 14. Calculated sea surface Ar between March 2012 and November 2015 at Station M. The colour scale indicates temperature. 39

40 3.4 Vannsøylen på Gimsøy-NV Etter et opphold i 2013 ble det i 2014 og 2015 utført målinger av karbonkjemi i vannsøylen langs Gimsøy-NV i nordre del av Norskehavet (Figur 15). I 2014 var det tre stasjoner som ble studert, og dette er økt til fem i mars 2015 og inkluderer en ekstra stasjon i Lofotenbassenget på dypere vann ca. 400 km fra kysten (se Tabell 3 i Vedlegg A for data). Snittet Gimsøy-NV ligger i området der varmt og salt atlanterhavsvann fra sør kjøles av før det strømmer inn i Barentshavet. Snittet fanger også opp deler av den norske kyststrømmen og resirkulert arktisk vann på intermediære dyp (se Figur 6b). I dette området er det rikelig med kaldtvannskorallrev og disse er potensielt spesielt følsomme for lav aragonittmetning. Området er også, sammen med Norskebassenget et av stedene der ph minker raskere enn andre deler av Norskehavet (Skjelvan m fl., 2013), og derfor var det viktig å inkludere en stasjon lengst i nordvest. Figur 15. Kart som viser stasjoner for vannsøyleprøvetaking i nordlige Norskehavet (Gimsøy-NV) i 2015 (røde prikker). Tallene viser til stasjonsnummer. Figure 15. Map showing the stations from IMR transect in northern Norwegian Sea along Gimsøy-NW in 2015 (red dots) and station numbers. 40

41 Figur 16. Data fra det faste snittet Gimsøy-NV i mars Fra øverst til nederst: saltholdighet og temperatur ( C). Figure 16. Salinity and temperature data from Gimsøy-NW from March

42 Figur 17. Marsdata fra fem stasjoner i det nordlige Norskehavet langs snittet Gimsøy-NV i 2015, fra øverst til nederst: total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ) Figure 17. AT and CT data along three stations in the northern Norwegian Sea along Gimsøy-NW transect from March I det nordlige Norskehavet på snittet Gimsøy-NV ses ferskt vann nær kysten og ca. 40 km nordvestover (Figur 16). Lenger ut fra kysten er snittet dominert av Atlanterhavsvann ned til ca. 500 m med relativt høye A T - og C T verdier på henholdsvis ca og µmol kg -1 (Figur 17). Overflatevannet frem til 80 km fra kysten viser lignende C T verdier som i Dypere og lengst i nordvest ses signal av resirkulert vann fra Arktis med lavere A T - og høyere C T -verdier (henholdsvis ca og 2170 µmol kg -1 ) enn Atlanterhavsvannet. I overflatelaget lengst ut i nordvest ses de høyeste ph-verdiene i snittet (ca. 8,08) og disse minker til ca. 8,05 i de øverste 100 m av det atlantiske vannet mot sørøst (Figur 18). Laveste ph-verdier på rundt 8,015 finnes i bunnvannet i Lofotenbassenget (400 km fra kysten) på ca m dyp. I det resirkulerte arktiske vannet er ph-verdien omkring 8,04 (Figur 18). Aragonittmetningen viser lite variasjon i overflaten langs snittet ned til 100 m, der Ar er ca. 1,85. Aragonittmetningen avtar med dypet, og undermetning ( Ar <1) opptrer på den nordvestligste stasjonen dypere enn 2100 (Figur 18). 42

43 Aragonitt Figur 18. ph og aragonittmetning (ΩAr) fra mars 2015 langs det faste snittet Gimsøy-NV. Figure 18. ph and aragonite saturation data in the northern Norwegian Sea along Gimsøy-NW from March Sesongsvariasjon ved kyststasjon Skrova I 2015 ble det inkludert målinger av havforsuring på kyststasjon ved Skrova. Overvåkningen av havforsuringstrender i norske farvann har i hovedsak vært basert på vinterprøver, fordi dette sikrer minst mulig biologisk innflytelse på karbonsystemet og gir det beste grunnlaget for estimering av tidsutviklingen fra år til år. Biologisk aktivitet er imidlertid et viktig aspekt i helhetsforståelsen av havforsuring, fordi vekselvirkning mellom for eksempel primærproduksjon og respirasjon gir sterke forandringer både gjennom et døgn og over en årstid. For å få innsikt i hvor store fluktuasjoner gjennom året som er karakteristisk for våre farvann ble det foretatt prøvetaking for en rekke variable inklusive karbonatsystemet fra hele vannsøylen månedlig i løpet av 2015 ved Skrova i Lofoten. Figur 19. Månedsvis variasjon av temperatur (venstre) og saltholdighet (høyre) ved kyststasjon Skrova i

44 Figure 19. Monthly variability of temperature (left panel) and salinity (right panel) at the coastal station Skrova in Figur 19 viser forandringene i temperatur og saltholdighet i vannsøylen gjennom 2015, og lagdelingen i vannsøylen vises tydelig. I vintermånedene februar mars og april er lagdelingen svak eller ikke til stede de øverste 100 meter. Sjiktningen av vannsøylen starter i slutten av april når vannet varmes opp av solinnstråling, og de øverste 50 meterne akkumulerer en betydelig varme utover våren og sommeren. Lagdelingen brytes ned når høstværet med økt vind og avkjøling blir dominerende i slutten av september. Figur 20. Månedsvis variasjon av total alkalinitet (AT, µmol kg -1, venstre) og totalt løst uorganisk karbon (CT, µmol kg - 1, høyre) ved kyststasjon Skrova i Figure 20. Monthly variability of total alkalinity (AT, µmol kg -1, left panel) and total dissolved inorganic carbon (CT, µmol kg -1, right panel) at coastal station Skrova i Både A T og C T viser interessante variasjoner (Figur 20). Om vinteren er øverste meterne homogene med hensyn til C T, på samme måte som temperatur og saltholdighet viser en sterk blanding eller mangel på sjiktning i de øverste 100 meter om vinteren. Men allerede tidlig i mars, før lagdelingen er i gang, viser nedgangen i C T at primærproduksjonen forbruker CO 2 i de øverste 100 meterne. Dette er en klar og genuin demonstrasjon av at den ofte siterte påstanden om at våroppblomstringen er styrt av stratifisering er meget upresis, noe som også har blitt demonstrert ved bruk av satellittdata (Siegel m fl., 2002; Behrenfeld 2010). Våroppblomstringen blir først påfallende når algene blir konsentrert i et tynnere blandingsdyp, men fotosyntesen og netto vekst av fytoplankton starter straks lyset kommer om våren, slik våre data viser. A T, som viser begrenset endring i forhold til biologiske prosesser bortsett fra kalsifisering, følger forandringene i saltholdigheten som forventet, bortsett fra en nedgang i de øverste 10 meterne i tidsrommet juni/juli. Dette kan være forårsaket av kalsifisering og dannelse av kalkalger, som 44

45 eventuelt kunne vært registrert fra satellittdata eller data fra ØKOKYST-programmet. I november/desember øker tilstrømningen av brakkere vann i de øverste 50 meterne ved Skrova. Figur 21. Månedsvis variasjon av fugasitet av CO2 (fco2, µatm, venstre) og ph (høyre) ved kyststasjon Skrova i Figure 21. Monthly variability of fugacity of CO2 (fco2, µatm, left panel) and ph (right panel) at coastal station Skrova i Figur 22. Månedsvis variasjon av næringssalter (nitrat, µmol kg -1, venstre); fosfat (høyre, µmol kg -1 ) ved kyststasjon Skrova i Figure 22. Monthly variability of nutrients (nitrate, µmol kg -1, left); phosphate (right, µmol kg -1 at the coastal station Skrova i

46 Figur 22 fortsetning. Månedsvis variasjon av kisel (silicate, µmol kg -1, høyre) ved kyststasjon Skrova i Figure 22 continue. Monthly variability of nutrients silicate (µmol kg -1, right) at the coastal station Skrova i Analysene av næringssalter viser det samme som analysene av uorganisk karbon (Figur 22), men muligens med større oppløsning langs tidsaksen. Disse observasjonene tyder på opptaket av næringsalter gjennom primærproduksjon begynte i februar-mars som vises i raskt minkende næringsalter i vannsøylen over 100 meters dyp, dette gjelder alle de målte næringsstoffene nitrat, fosfat og silikat (Figur 22). Nedgangen i næringssaltkonsentrasjon fortsetter fram til blandingsdypet har blitt reduseret til omkring 50 meter (tidlig i april), og deretter er næringssaltene nede på et nivå som tilsvarer deteksjonsgrensen for analysene frem til september da tilskudd fra remineralsering og fra underliggende vann tilfør næringsalter på ånyo. 3.5 Vannsøylen på Fugløya-Bjørnøya I januar 2015 ble det utført målinger av karbonkjemi i hele vannsøylen fra fem faste stasjoner langs det hydrografiske snittet mellom Fugløya-Bjørnøya (Figur 23a). Barentshavet er et relativt grunt hav med middel dyp på 230 meter og små romslige dypforskjeller, sammenlignet med middel dyp på 2000 meter i Norskehavet og veldig store forskjeller i området (Figur 23a). I Tabell 4 i Vedlegg A presenteres stasjoner, posisjoner og data fra snittet. Snittet Fugløya- Bjørnøya ligger i et område der atlanterhavsvann strømmer inn i Barentshavet og videre inn i Polhavet (Figur 23b). Det viser også påvirkning av kyststrømmen på den sørligste stasjonen. 46

47 Figur 23a. Kart som viser stasjoner for vannsøyleprøvetaking i Barentshavet (Fugløya-Bjørnøya i januar 2015 og i nordøstre Barentshavet i september 2015 (røde prikker). Tallene viser til stasjonsnummer. Figure 23a. Map showing the stations from IMR transect in Barents Sea western part along Fugløya- Bjørnøya January 2015, and in the Northeaster Barents Sea in September 2015 (red dots) and station numbers. Figur 23b. Kart som viser skjematiske strømmer i Barentshavet. Røde piler viser innstrømning av Atlantisk vann, grønne piler viser kyststrømmen og blå piler viser innstrømning av Arktisk vann. Den grå linjen viser midlere posisjon på polarfronten (kart fra Figure 23b. Map showing major currents in the Barents Sea. Red arrows show Atlantic water, green coastal current and blue arrows shows the Arctic water. Grey line shows the position of the polarfront. Map from 47

48 I det sørlige Barentshavet ser vi i januar 2015 at hele vannkolonnen frem til dypeste stasjonen på snittet (ved ca. 73 N) er påvirket av kystvann med relativt lav saltholdighet og homogen temperatur på ca. 7 C (Figur 24). Videre nord er vannet saltere frem mot Bjørnøya der Atlanterhavsvannet møter relativt ferskt og kaldt arktisk vann (Figur 24). Temperaturen synker gradvis langs snittet med laveste temperatur på ca. 1 C ved Bjørnøya. 6 Figur 24. Data fra det faste snittet Fugløya-Bjørnøya i januar Fra øverst til nederst: saltholdighet og temperatur ( C). Figure 24. Salinity and temperature data from Fugløya-Bjørnøya from January C T og A T fra den kystnære stasjonen er relativt lave i hele vannkolonnen trolig på grunn av ferskvannsinnholdet i kyststrømmen (Figur 25). A T fra topp til bunns langs snittet er mer påvirket av ulike vanntyper som kystvann, Atlanterhavsvann og arktisk vann som finnes i ulike deler av snittet. Mellom 71,5 og 73 N er A T påvirket av Atlanterhavsvann som gir høye og homogene verdier på µmol kg -1 (Figur 25). I 2015 vises ingen tydelig polarfront, men nord for 74 N, ved Bjørnøya, skiftes Atlanterhavsvann ut med ferskt og kaldt polarvann og vi finner de laveste A T verdier på ca µmol kg -1 i hele vannkolonnen. C T øker gradvis langs snittet og viser høyeste verdier på ca µmol kg -1 ved Bjørnøya. I mai 2014 viste C T tydelig resultat av primærproduksjon (Chierici m fl., 2015), med dette kan ikke ses i januar 2015 der C T er høyere sammenlignet med 2014 og biologisk CO 2 opptak har sannsynligvis ikke begynt. 48

49 Figur 25. Januardata fra fem stasjoner i det sørlige Barentshavet mellom Fugløya og Bjørnøya i 2015, fra øverst til nederst: total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ). Figure 25. AT and CT data along five stations in the southwest Barents Sea between Fugløya and Bjørnøya from January ph viste relativt like verdier (8,07-8,08) langs hele snittet og i det dypeste vannet var ph ca. 8,06 (ved 73 N) Figur 26. Aragonittmetning var på ca. 1,85-1,90 i hele vannkolonnen mellom 71 N og 73 N ned til 200 m dyp (Figur 26). De laveste aragonittmetningen fantes ved Bjørnøya og var ca. 1,5 i hele vannkolonnen (Figur 26). Dette viser at polarvann er følsomt for videre havforsuring, på grunn av påvirkning av ferskvann med lave A T verdier (Figur 25). Lav ph og aragonittmetning vises ved bunn sør for 73 N (Figur 26), sannsynligvis på grunn av økt CO 2 fra respirasjon av nedbrytningsprodukter fra primærproduksjon. 49

50 Aragonitt Figur 26. ph in situ og aragonittmetning (ΩAr) fra januar 2015 langs det faste snittet Fugløya-Bjørnøya. Figure 26. ph in situ and aragonite saturation data along five stations in the southwest Barents Sea between Fugløya and Bjørnøya from January Vannsøylen i nordøstlige Barentshav Dette er det tredje året vannprøver blir tatt i hele vannsøylen fra den nordøstligste delen av IMRs faste hydrografiske snitt (Vardø-Nord) på det årlige økosystemtoktet i Barentshavet. I 2014 var det mye sjøis i den nordligste delen av Barentshavet og det kunne derfor ikke tas prøver nord for 78 N. I september 2015 var det mye mindre is og prøver ble samlet inn fra ti stasjoner langs snittet fra 76,5 N til den nordligste ved 81,5 N (Figur 23a). Også dette snittet fanger opp atlanterhavsvann og vann påvirket av polarvann fra nord (Figur 23b). Mellom 50 og 100 m dyp fantes kaldt polart vann fra 77,30 N til lengst i nord, men mest utpreget frem til 79,30 N (Figur 27). Saltholdigheten minker nordover langs snittet i hele vannkolonnen og ferskt vann ses fremfor alt i overflaten fra 79 N til 81 N. I den delen av snittet ses polarvann og resirkulert atlanterhavsvann fra Framstredet, og vannet her er påvirket av sjøisdekke og smeltevann fra sjøis (Figur 27). I Tabell 5 i Vedlegg A vises posisjoner, dyp, stasjonsnummer og data. 50

51 Figur 27. Hydrografiske data fra september 2015 i nordøstlige Barentshav: saltholdighet (øvre panel) og temperatur ( C, nedre panel). Figure 27. Salinity and temperature data from September 2015 in the northeastern Barents Sea. Laveste saltholdighet ses ved 81 N i vann som er påvirket av sesongmessig isdekke og polarvann. I øvre 50 m varierer temperaturen fra 3 C i sør til 0,5 C i nord (Figur 27). 51

52 Figur 28. Data fra 10 stasjoner i det nordøstligste Barentshavet i 2015, fra øverst til nederst: total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ). Figure 28. AT and CT data from September 2015 in the northeastern Barents Sea. De høyeste A T -verdiene på ca μmol kg -1 finner vi fra 125 m dyp til bunn (ca. 300 m) mellom 77 N og 79,30 N der også C T- verdiene er høye (ca μmol kg -1, Figur 28). I overflaten minker både A T og C T nordover langs snittet. C T minker fra 2130 μmol kg -1 i sør til de laveste C T på ca μmol kg -1 ved 81 N. På samme strekning minker A T fra 2285 μmol kg -1 til laveste verdi på 2186 μmol kg -1. Disse lave verdier i overflaten viser influens av smeltevann fra sjøis. 52

53 Aragonitt Figur 29. Data fra stasjoner i det nordøstlige Barentshavet i september 2015, fra øverst til nederst: ph og aragonittmetning ( Ar). Figure 29. ph in situ and aragonite saturation in September 2015 in the northeastern Barents Sea. I overflaten øker ph gradvis og høyeste verdi på 8,26 vises på 25 m dyp ved 81 N. Laveste phverdi på ca. 7,95 synes i bunnvannet langs hele snittet (Figur 29). Deler av ph-variasjonen skylles temperaturendringer, siden lave temperaturer gir høye ph-verdier. Aragonittmetningen følger ph og viser samme variasjoner (Figur 25), med de laveste verdiene mellom 1,14 og 1,20 ved bunn (Figur 29). Dette er betydelig lavere enn i 2014 da laveste aragonittmetning var 1,4 ved 77 N. Maksimumsverdier for ph og Ar på henholdsvis 8,25 og ca. 2,1 vises på 25 til 50 m dyp ved 81 N (Figur 28). Dette kan være et resultat av primærproduksjon som skjer litt dypere enn i overflata. I noen tilfeller i Arktis har klorofyllkonsentrasjonen vist seg å være høy ved ca. 50 m og dette så vi også i 2014 ved 77 N. Aragonitt og kalsitt (ikke vist) er overmettet i hele vannsøylen, med laveste verdier på 1,14 (aragonitt) og 1,8 (kalsitt) ved bunnen (350 m) på 79,30 N (Figur 29). Dette skyldes sannsynligvis økt CO 2 som stammer fra mikrobiell nedbrytning av organisk materiale over lang tid og ikke fra antropogen havforsuring. 53

54 3.7 Overflatedata I 2015 gjennomførte NIVA sesongtokt for prøvetaking av overflatevann i Barentshavsåpningen og Skagerrak. Målingene ble gjort ved hjelp av Ships of Opportunity (SOOP) som går faste ruter mellom Tromsø-Longyearbyen (M/S Norbjørn) og Oslo-Kiel (M/S Color Fantasy). I Tabell 6 og 7 i Vedlegg A vises dato, posisjon, dyp, stasjon og data Barentshavsåpningen, Tromsø-Longyearbyen Overflatevann ble samlet inn på NIVAs sesongtokt gjennomført i Barentshavet i mars, mai, august og november Innsamlingen ble gjort mellom Tromsø og Longyearbyen om bord på M/S Norbjørn (Figur 30). Ruten varierte i løpet av året på grunn av is- og værforhold og ved levering til Bjørnøya (august) eller Ny Ålesund (mars og mai), siden dette er et lasteskip som ikke tar hensyn til faste stasjoner. Figur 30. Stasjoner langs Barentshavsåpningen i året Toktene ble gjort (rød ), (blå ) (sort ) og (grønn ). Stasjonene er noe væravhengig som man kan se av spredningen i lengdegrader, samt at skipet i august hadde en leveranse til Bjørnøya og i mars og mai hadde leveranse til Ny Ålesund. Figure 30. Station map for the transect following the Barents Sea entrance on the border to the Norwegian Sea (red ), (blue ) (black ) and (green ).The stations locations varies because of weather or ice conditions and with deliveries to Bjørnøya (August) and Ny Ålesund (March and May). Som det fremgår fra figurene av havstrømmene i området (vist i tidligere kapittel (3.5, Figur 23b) følger toktene (Figur 30) hovedsakelig atlantisk vann opp til Svalbard, mens det i området langs vestkysten av Svalbard blir mer innblanding av arktisk vann. Vanntypen nær kysten av Norge er fra den norske kyststrømmen. Dersom ruten går nær nok Bjørnøya kan man også komme inn arktisk vann der. I Figur 31 vises temperatur og saltholdighet for de 25 tokt som er gjort siden 2010, der de fire siste toktene fra

55 Figur 31. Seks års ( ) målinger i Barentshavsåpningen av temperatur og saltholdighet målt under Tilførselsprogrammet og Havforsuringsovervåkningen. Atlantisk vann fra sør blandes med arktisk vann i nord. Helt sør ser vi innflytelsen av kystvann. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 31. Six years of temperature and salinity measurements from the Barents Sea entrance as part of the Ocean Acidification monitoring program. Atlantic water from the south mix (along the coast of Norway) with Arctic water in the north (near Svalbard) and the coastal water in the far south. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. Total alkalinitet (A T, µmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (C T, µmol kg -1 ) (Figur 32 viser en korrelasjon med de sesongmessige forandringene man ser i saltholdighet (Figur 31). I 2015 var det lav variabilitet for A T i atlantiske vannmasser, mellom µmol kg -1. I ferskere vannmasser, som ved norskekysten (70 til 70,5 N) og langs kysten og i fjordene på Svalbard (77-79 N), var det høyere variabilitet og generelt lavere A T mellom ~ µmol kg -1. C T 55

56 verdiene fulgte samme mønster med høyere C T i Atlantiske vannmasser og lavere C T i ferskere vann nær kysten og i fjordene. Figur 32. Total alkalinitet (AT) og totalt uorganisk karbon (CT) i Barentshavsåpningen er høyere i atlantisk vann, som har høy saltholdighet og temperatur. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 32. Total alkalinity (AT) and total inorganic carbon (CT) in the Barents Sea entrance is higher in Atlantic water, which has high salinity and temperature. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. Som observert gjennom seks år gjenspeiler også 2015-verdier av ph og pco 2 sesongsyklusene (Figur 33). De atlantiske vannmassene hadde ph mellom 8,043 (minimum i mars) og 8,092 (maksimum i mai) og pco 2 mellom 352 og 396 µatm. Ferskere vannmasser nær kyst og fjorder på Svalbard hadde større variabilitet i ph enn de Atlantiske vannmassene, mellom 8,002 56

57 (minimum i november) og 8,396 (maksimum i mai). Også pco 2 viste en høyere variabilitet ved Svalbard, mellom 150 µatm (minimum i mai) og 438 µatm (maksimum i november). Figur 33. pht og in situ pco2 (beregnet fra pht (i lab) og AT) fra Barentshavsåpningen. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 33. pht and in situ pco2 (calculated from pht and AT) in the Barents Sea entrance. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. Metningsgraden for aragonitt i overflatevannet var mellom 0,96 (i kystvann med høy CT) til 2,41 (Figur 34) og for kalsitt mellom 1,53-4,0. Minimum metning ble observert sammen med lav ph på vinteren når C T var høy. Metningen var som regel høyere om sommeren, også nær kyst og fjorder. 57

58 Figur 34. Seks års verdier av ΩAr beregnet fra AT og CT fra Barentshavsåpningen. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 34. Six years of ΩAr values calculated from AT and CT from the Barents Sea entrance. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. I figurene 31 til 34 vises sesongvariasjon og mellomårsvariasjon for målte og beregnede parametere mellom Tromsø og Longyearbyen i løpet av seks år med observasjoner. Tidsserien gjør det mulig å avdekke de store trekkene i sesongvariasjonen. Det ble observert høye verdier av ph og lave verdier av pco 2 ved Svalbard om sommeren. Det er viktig å måle om vinteren for å fange de store trendene i havforsuring, men samtidig er det viktig å fange opp variasjonene om sommeren som sannsynligvis både skyldes og påvirker biologisk aktivitet. De observerte endringene av pco 2 viser at havet er overmettet med CO 2 om vinteren, og vannet kan da bli en kilde til CO 2 der CO 2 trekkes fra vannet til atmosfæren, mens om vår, sommer og høst, forblir sjøvannet et sluk for atmosfærisk CO Oslo-Kiel Stasjonene som ble innsamlet ombord M/S Color Fantasy langs snittet mellom Oslo-Kiel i 2015 er vist i Figur 35. Som man ser av figuren av havstrømmene i området, vist under delkapittel om norskekysten (Figur 2b), er vannet påvirket av ferskvann fra elver og fjorder, Atlantisk vann og vann fra Østersjøen. 58

59 . Figur 35. Stasjonskart for snittet mellom Oslo-Kiel, 4.2(rød ), 13.5 (blå ), 27.8 (sort ) og (grønn ). Figure 35. Stations from Oslo-Kiel in (red ); 13.5, (blue ); 27.8 (black ) ; (green ). I 2015 i Skagerrak varierte temperaturen gjennom året, med kalde temperaturer om vinteren (minimum 1,5 C) og varmere temperaturer på sommeren (maksimum 18,2 C) (Figur 36). Saltholdigheten varierte mellom de kystnære områdene i nord og de mer åpne havområdene i sør. I de nordlige områdene ble vannet betydelig påvirket av ferskvann om sommeren, med saltholdighet omkring 20 i august mot vinterverdiene på saltholdighet omkring 30. Sør for 58.7 N var saltholdigheten generelt høyere, mellom 30 og 34 (Figur 36). Stasjonene i indre Oslofjord som er vist på kartet ikke er inkludert i figurene over Skagerrak. 59

60 Figur 36. Målt saltholdighet og temperatur i overflatelaget (4 m dyp) i Oslofjorden og Skagerrak. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 36. Measured in situ salinity and sea surface temperature in the Oslo fjord and Skagerrak. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. A T og C T var som tidligere beskrevet for Barentshavsåpningen, generelt høyere i vann med større Atlantisk innflytelse enn ferskere kystnære farvann (Figur 37). I Skagerrak varierte A T mellom µmol kg -1 og C T mellom µmol kg -1. I Indre Oslofjord kunne A T være så lav som 1664 µmol kg -1 og C T så lav som 1551 µmol kg -1 om sommeren (Tabell 7). 60

61 Figur 37. Fire års samlede målinger av AT og CT i Oslofjorden og Skagerrak. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 37. Four years of AT and CT measurements in the Oslofjord and Skagerrak. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. For ph og pco 2 var det i 2015 høyere ph og korresponderende lavere pco2 i mai, mens det var lavere ph i august og november, med korresponderende høyere pco 2 (Figur 38). I Skagerrak var maksimums- og minimumsverdier for ph T 8,00 (vinter) til 8,17 (sommer) og pco μatm. I Indre Oslofjord var ph så lav som 7,94 om vinteren (Tabell 7). 61

62 Figur 38. pht og pco2 (µatm, beregnet fra pht og AT) i Oslofjorden og Skagerrak. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 38. pht and pco2 (calculated from AT and pht) in the Oslo fjord and Skagerrak. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. For aragonitt- og kalsittmetning var det i 2015 lavest metning om vinteren (Figur 39). I Skagerrak var minimum og maksimum aragonittmetning 1,15 (vinter) og 2,45 (sommer) og minimum og maksimum kalsittmetning 1,90 (vinter) og 3,82 (sommer). I Indre Oslofjord var metningen under 1 i både februar (0,86) og november (0,84) (Tabell 7) som betyr at fjorden var undermettet. 62

63 Figur 39. Fire års samlede målinger av aragonittmetning ΩAr i overflaten, beregnet fra AT og CT i Oslofjorden og Skagerrak. Ringene viser målte verdier, mens interpolerte verdier vises i bakgrunnen. Figure 39. Four years of measurements of saturation of aragonite ΩAr calculated from AT and CT in the Oslofjord and Skagerrak. The circles show the measured values, while the interpolated values are shown in the background. I figurene 36 til 39 vises sesongvariasjon og mellomårsvariasjon for målte og beregnede parametere i Skagerrak i løpet av fire år med observasjoner. Tidsserien gjør det mulig å avdekke de store trekkene i sesongvariasjonen, og man ser at kystnære områder generelt har størst variasjon for de ulike parameterne. Det er tilfeller med undermetning av aragonitt i overflatevannet, særlig i Oslofjorden. 3.8 Underveis pco2-data i de nordiske hav I 2015 har pco 2 (deltrykk av CO 2 ) blitt målt hvert 5. minutt fra F/F G.O. Sars store deler av året (se Figur 1a), og i rapporten er dataene delt inn i vinter (januar-februar), vår (april-mai), sommer (juli-september) og høst (oktober-november). Hvilke områder som er målt vil variere fra sesong til sesong, avhengig av hvor forskningsfartøyet har tokt i det aktuelle tidsrommet. For å illustrere mengden av data samlet inn fra F/F G.O. Sars har vi i Vedlegg B lagt figurer av målt pco 2, saltholdighet og temperatur i overflata i hele det nordiske hav og fra alle sesonger. Her, derimot, har vi gjort et utvalg og velger å fokusere på mindre områder slik at det skal være mulig å se variasjonene innenfor hvert område. Figur 40, 41, 42 og 43 viser vinter-, vår-, sommer- og høst- verdier for pco 2, saltholdighet og temperatur i overflata samt beregnede ph og Ar (metningsgrad for aragonitt) for utvalgte områder. Saltholdighet i overflatevann er brukt til å estimere A T -verdier (Nondal m fl., 2009) og deretter er A T -verdiene brukt sammen med målte pco 2 -verdier og programmet CO2SYS (se kapittel 2.3) til å beregne ph på totalskala (ph T ) og Ar. Merk at skalaene varierer fra figur til figur. 63

64 Det er verdt å merke seg at variasjonen i verdiene gjenspeiler at toktene krysser områder med ulike kjemiske og hydrografiske vannmasser, og dette blir spesielt tydelig når måleområdet er stort. I januar og februar (Figur 40) i 2015 måler F/F G.O. Sars langs vest- og sørlandskysten og i deler av Nordsjøen. Vintertemperaturene varierer mellom 6 og 9 C og saltinnholdet fra rundt 33 nærmest kysten til 35,5 lengst vest i det atlantiske vannet, som også er varmest. Vinter-pCO 2 i dette området varierer mellom 370 og 390 atm, mens ph- og Ar -verdiene er fra 8,05 til 8,09 og fra 1,8 til 2,1. Det varme, atlantiske vannet har generelt sett lavest po 2, høyest ph og Ar, men bildet er komplekst. Når våren kommer (april-mai) starter den biologisk produktive perioden, men til noe ulik tid på ulike steder. På kysten og spesielt i nordlige deler av Nordsjøen ses lave pco 2 -verdier (Figur 41). I samme område er både ph og Ar forhøyet i forhold til vinteren, og ph i større grad enn Ar. Andre steder, som i det varme atlantiske vannet ved Storegga er pco 2 -verdiene høye og rundt 390 atm, mens ph- og Ar -verdiene er relativt lave (rundt 8,05 og 2,05). Sommeren (juli-september) 2015 er, som i 2014, den tida på året der størst område er dekket av overvåkingen (se Vedlegg B), men her vises bare de østre deler av de nordiske hav (Figur 42). Her ses det varme nordatlantiske vannet som strømmer nordover og gradvis blir kaldere. Helt inne langs kysten er vannet relativt ferskt. Utenfor kysten av Nordland ses store variasjoner som skyldes at dette området er besøkt i alle de tre sommermånedene. I juli, når båten seilte nærmest kysten er pco 2 lavest (ca. 260 atm) og ph og Ar høy (henholdsvis 8,15-8,2 og 2,5-2,7). I august har båten seilt litt lenger fra kysten og pco 2 er høyere enn i juli, mens ph og Ar er noe lavere. I september har målinger stort sett blitt gjort i Barentshavet, og her ses et klart skille mellom varmt atlantisk vann og kaldt, ferskt arktisk vann i nord. I det atlantiske vannet ses pco 2 -verdier på 310 til 340 atm og ph- og Ar -verdier på henholdsvis 8,1-8,15 og rundt 2,3, som tyder på biologisk produksjon. I det kalde og ferske arktiske vannet i nord er pco 2 <300 atm, ph rundt 8,15 og Ar så lav som rundt 1,8. Den lave Ar -verdien er trolig et resultat av lav temperatur og saltinnhold i området. Om høsten (oktober og november) vil mer urolig vær føre til at blandingslaget øker og dypere vann med høyere karboninnhold blandes oppover i vannkolonna. Dette gir de relativt høye pco 2 - verdiene som observeres noen steder utenfor Lofoten (Figur 43). ph og Ar er også på vei mot en vinterlig karakter i dette området, men ph vil avta noe raskere enn Ar siden blanding av karbonrikt vann fra dypere lag til overflata vil påvirke ph mer enn Ar. Når temperaturen faller vil også Ar avta. I Barentshavsåpningen er pco 2 -verdiene flekkvis og relativt lave i nord (290 til 340 atm) og noe høyere i sør (<360 atm). ph-verdiene i nord er relativt høye mens de i sørlige del av Barentshavsåpningen tilsvarer ph-verdiene utenfor Lofoten. Ar -verdiene er lave i nordlige del av Barentshavsåpningen, påvirket av den lave temperaturen, mens Ar i sørlige del er noe høyere. Det måles overmetning av aragonitt overflatevann i hele området i 2015, og overmetningen er minst (rundt 1,8) på sørvestlandskysten om vinteren og nord i Barentshavsåpningen på seinsommer og høst. Dette er i overensstemmelse med vannkolonneprøver fra IMRs septembertokt i nordøstlige Barentshav. 64

65 a b c d e Figur 40. Vinterdata (januar til februar 2015) fra F/F G.O. Sars. Verdier i havoverflata av a) pco2 ( atm), b) SST (temperatur; C), c) ph, d) Ar og e) SSS (saltholdighet). Figure 40. Winter data (January to February 2015) from R/V G.O. Sars. Sea surface values of a) pco2 ( atm), b) SST (temperature; C), c) ph, d) Ar, and e) SSS (salinity). 65

66 a b c d e Figur 41. Vårdata (april til mai 2015) fra F/F G.O. Sars. Verdier i havoverflata av a) pco2 ( atm), b) SST (temperatur; C), c) ph, d) Ar og e) SSS (saltholdighet). Figure 41. Spring data (April to May 2015) from R/V G.O. Sars. Sea surface values of a) pco2 ( atm), b) SST (temperature; C), c) ph, d) Ar, and e) SSS (salinity). 66

67 a b c d e Figur 42. Sommerdata (juli til september 2015) fra F/F G.O. Sars. Verdier i havoverflata av a) pco2 ( atm), b) SST (temperatur; C), c) ph, d) Ar og e) SSS (saltholdighet). Figure 42. Summer data (July to September 2015) from R/V G.O. Sars. Sea surface values of a) pco2 ( atm), b) SST (temperature; C), c) ph, d) Ar, and e) SSS (salinity). 67

68 a b c d e Figur 43. Høstdata (oktober til november 2015) fra F/F G.O. Sars. Verdier i havoverflata av a) pco2 ( atm), b) SST (temperatur; C), c) ph, d) Ar og e) SSS (saltholdighet). Figure 43. Fall data (October to November 2015) from R/V G.O. Sars. Sea surface values of a) pco2 ( atm), b) SST (temperature; C), c) ph, d) Ar, and e) SSS (salinity). 68

69 4. Målinger ved kaldtvannskorallrev I 2015 utførte IMR en serie studier av karbonatkjemien rundt utvalgte korallrev på oppdrag fra Miljødirektoratet. Målet var å skaffe kunnskap om naturlig variasjon i fysiske og kjemiske prosesser i kaldtvannskorall-økosystemer for bedre å kunne forstå hvilke forhold de har hva gjelder karbonatkjemien og fysiske betingelser. Det kompletterer biologisk informasjon for at se hvordan disse økosystemene responderer og tilpasser seg havforsuring og et varmere hav. I den første studien ble prøver samlet inn ved Hola-revet utenfor Vesterålen for å studere romlige variasjoner i bunnvannet langs revet og døgnvariasjon i vannkolonnen. Hola-studien ble utført om bord på F/F Håkon Mosby i juli 2015 i samarbeid med det NFR finansierte prosjektet FATE som ledes av Tina Kutti, IMR. Andre del av kaldtvannskorallrevstudien benyttet Mareanoprogrammet sitt tokt i august Dette er et initiativ for å studere karbonatkjemien i nyoppdagete områder med kaldtvannskoraller i Nordland. Figur 44 viser kart over stasjoner for prøvetaking ved Hola-revet (til venstre) og kart over stasjoner for Mareanotoktet i Nordland (høyre). Hola-revet er egentlig en samling av mange mindre korallrev. Stasjonene er plassert over en del av disse revene, og det samlede stasjonsnettet viser utstrekningen av området med korallrev. Storegga er den sørligste delen av revet ved Eggakanten og er et kjent område med utallige korallrev og fiskeplasser. Skjoldryggen (N snitt) Storegga (S snitt) Figur 44.Til venstre: Stasjoner for prøvetaking av bunnvann ved Hola revet utenfor Vesterålen (røde prikker). Gul pil viser stasjon for studie av døgnvariasjon. Til høyre: Stasjoner for vannprøvetaking i vannkolonnen langs Storegga (sydlig snitt) og Skjoldryggen (nordlig snitt) fra Mareano Nordlandsundersøkelser i august Figure 44. Left: Station locations for water sampling of bottom water on top of the Hola cold water coral reef (red dots).the yellow arrow indicates the station where the diurnal variability study was sampled. Right: station locations for the water sampling (blue dots) at the Mareano Nordland cruise showing Storegga (the southern transect) and Skjoldryggen (the northerly transect). 69

70 4.1. Karbonatkjemi ved Hola-revet Romlige variasjoner i bunnvann over revet Hola-revet ligger i en m dyp renne som strekker seg 15 nautiske mil nordvest fra Langøya i Vesterålen, mellom Eggagrunnen og Vesterålsgrunnen som begge har ca meters dybde (Figur 44). Det har vært tatt prøver for karbonkjemi både i lengderetningen og på tvers av renna, og et døgnforsøk som undersøkte variasjon i hele vannkolonnen ble foretatt i juli 2016 (Figur 44). Tabell 8 viser prøvedata fra dette forsøket. Figur 45 viser variasjoner av saltholdighet, temperatur og karbonatsystemet i bunnvannet over Hola-revet. a) b) c) d) Figur 45. Variasjoner av bunnvann ved Hola-revet: a) saltholdighet, b) temperatur, c) total alkalinitet (AT, µmol kg - 1 ), d) totalt uorganisk karbon (CT, µmol kg -1 ). Figure 45.Variations in the bottom waters on top of Hola reef of: a) salinity, b) temperature, c) total alkalinity (AT, µmol kg -1 ), d) total inorganic carbon (CT, µmol kg -1 ). 70

71 e) f) Figur 45. Variasjoner av bunnvann ved Hola-revet: e) ph, f) fco2 (µatm). Figure 45.Variations in the bottom waters on top of Hola reef of: e) ph, f) fugacity of CO2 (fco2 µatm). Aragonitt Kalsitt Figur 46. Variasjoner i metningsgrad av aragonitt ( Ar, venstre) og kalsitt ( Ca, høyre) i bunnvann ved Hola-revet. Figure 46. Variations of aragonite ( Ar, left) and calcite ( Ca, right) saturation in the bottom waters close to the Hola reef. I lengderetningen av Hola er der relativt liten variasjon i saltholdighet, men temperaturen øker ca. 1 C fra ytterste stasjon til innerste stasjon. A T er høyest innerst, og C T er lavest innerst, og denne gradienten viser at vannkjemien er sterkt påvirket av kalsifisering i revet. Ved kalsifisering minker A T og uten kalsifisering ville A T vist samme mangel på variasjon som saltholdighet. Det er tilsvarende sterke gradienter på tvers av revet, også metningsgraden for kalkmineraler viser at vannkjemien er påvirket av et aktivt rev med inhomogen aktivitet og tetthet. 71

72 Prøvetaking av vannkolonnen ble utført på en stasjon seks ganger i løpet av 24 timer, samt ni ganger ved bunnen, juli Målsetningen var å forstå den døgnvariasjon Hola-revet er utsatt for i fysiske og kjemiske parametere både ved bunnen og i hele vannkolonnen. Figur 47 og 48 viser variasjonen i saltholdighet, temperatur, A T, C T, ph, pco 2 og aragonitt- og kalsittmetning ( Ar og Ca ). Figur 47. Døgnvariasjon av saltholdighet, temperatur ( C), total alkalinitet (AT, µmol kg -1 ) og total løst uorganisk karbon (CT, µmol kg -1 ) i vannkolonnen ved Hola-revet. Figure 47. Diurnal variability in salinity, temperature, total alkalinity, (AT, µmol kg -1 ) and total dissolved inorganic carbon (CT, µmol kg -1 ) at the Hola reef. 72

73 Kalsitt Figur 48. Døgnvariasjon av ph, pco2 (fco2, µatm), aragonitt- og kalsittmetning i løpet av 24 timer ved Hola- revet. Figure 48. Diurnal variability of ph, pco2 (fco2, µatm), aragonite ( Ar) and calcite ( Ca) saturation during 24 hours in the water column at the Hola reef. Karbonvariablene viste drastiske forandringer gjennom døgnet ved Hola-revet. Ved overflaten er der en svak nedgang i A T like etter midnatt, som tyder på at kalsifiseringen øker på dette tidspunktet når solen står på sitt laveste. Det mer overraskende er at A T dypere enn 50 m gjennomgår en dramatisk nedgang i tidsrommet ca. kl. 22 til kl. 04, med en samsvarende nedgang i ph og økning i pco 2. pco 2 stiger med hele 20 µatm i dette tidsrommet, for så å returnere til bakgrunnsverdi ut på natten. Selve forandringen er samsvarende med sterk kalsifisering og deretter minkende eller netto oppløsning av kalk som gir økt A T. Stasjonen ligger midt i skiftet mellom Atlanterhavsvann og kystvann. Episoden med lavere A T samsvarer med en liten, men detekterbar nedgang i saltholdighet der isolinjen flytter seg mot dypet på samme måte som A T (ikke vist). Kystvannet som i hovedsak ligger innerst mot land og som en kile utover sett sydfra, vil være i konstant bevegelse, og det som observeres her er sannsynligvis en del av denne vannbevegelsen. Kystrømmen er på sitt sterkeste akkurat over 73

74 Eggagrunnen og forflytning av vannmasser med relativt lik tetthet er forårsaket både av indre bølger, tidevann og vinddrevne forflytninger i overflaten Målinger omkring kaldtvannskorallrev ved Skjoldryggen og Storegga i Nordland Figur49 viser variasjon av fysiske og kjemiske parametere fra syd (venstre akse) til nord (høyre akse) langs Skjoldryggen (Figur 44, høyre nordligste snitt) i; saltholdighet, temperatur ( C), A T (μmol kg -1 ), C T (μmol kg -1 ), ph, fco 2 ( atm) og aragonittmetning ( Ar ). 74

75 75 Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015 M

76 Aragonitt Figur 49. Variasjon av fysiske og kjemiske parametere fra syd (venstre) til nord (høyre) langs Skjoldryggen (Figur 44, høyre panel, nordligste snitt). Fra øverst til nederst; saltholdighet, temperatur ( C), total alkalinitet (AT, μmol kg - 1 ), totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ), ph, fco2, aragonittmetning ( Ar). Figure 49. Variability of physical and chemical parameters from south to north along Skjoldryggen (Figure 44, right panel, northerly transect on the map). From top to bottom; salinity, temperature, AT, CT, ph, fco2, and aragonite saturation ( Ar). Snittet langs Skjoldryggen var bare 24 nautiske mil, men viser stor heterogenitet i vannmassene. Generelt viser C T like verdier i øvre 50 m mellom 2060 til 2080 µmol kg -1 fra sør til nord. Ved 66.7 N er C T høy (>2100 µmol kg -1 ) sammenlignet med C T -verdier i overflaten på de andre toktene. A T viser ikke den samme mønstret, men følger saltholdighetsendringen mer enn C T. Lavere ph, høyere pco 2 og lavere Ar (Figur 49) indikerer at vannet ved 66.7 N er et resultat av høyere CO 2 -konsentrasjon på grunn av blanding av underliggende vann med høyere CO 2 -konsentrasjon. Det er et tydelig skille i vannmassene under 100 m omtrent midt i snittet. Nord for 68.8 N opptrer en kaldere og saltere vannmasse enn sør for denne breddegraden. I tillegg er det lavere A T og ph nord for 68.8 N, og tilsvarende høyere pco 2 og lavere metningsgrad for kalkmineraler. C T under 100 m dyp er 2160 µmol kg -1 i sør og 2150 µmol kg -1 i nord. 76

77 Figur 50 viser variasjon av fysiske og kjemiske parametere fra syd (venstre akse) til nord (høyre akse) langs Storegga (Figur 44, høyre, sydligste snitt) i; saltholdighet, temperatur ( C), A T (μmol kg -1 ), C T (μmol kg -1 ), ph, fco 2 ( atm) og aragonittmetning ( Ar ). 77

78 78 Overvåking av havforsuring i norske farvann i 2015 M

79 Aragonitt Figur 50. Variasjon av fysiske og kjemiske parametere fra syd (venstre) til nord (høyre) langs Storegga (Figur 44, høyre panel, sydligste snitt). Fra øverst til nederst; saltholdighet, temperatur ( C), total alkalinitet (AT, μmol kg -1 ), totalt uorganisk karbon (CT, μmol kg -1 ), ph, fco2, aragonittmetning ( Ar). Figure 50. Variability of physical and chemical parameters from south to north along Storegga (Figure 44, right panel, southerly transect on the map). From top to bottom; salinity, temperature, AT, CT, ph, fco2, and aragonite saturation ( Ar). Langs Storegga (ca 400 meters dyp) er vannmassene relativt homogene over mesteparten av snittet. De øverste 100 m er preget av moderat innblanding av kystvann, og under 100 m er saltholdigheten ganske stabil. Nord for 64,7 N dukker det opp en vannmasse mellom 100 og 250 m som karakteriseres av litt lavere A T, litt høyere ph og lavere pco 2 enn lenger sør. Langs Eggakanten er det å forvente at vannmasser med relativt lik tetthet raskt forflyttes og dette kan forårsake hurtige fluktuasjoner. Både indre bølger, og temporære storskala virvler er typiske hydrografiske strukturer som fører til fluktuasjoner i området. Det er nødvendig med høy oppløsning i data for salt og temperatur for å gjøre rede for hvilke vannmasser som er involvert. Det ser for øvrig ut til at karbonvariablene kan gi særdeles nyttig informasjon om vannmasser som har varierende historie men svært lik tetthet. 5. Målinger i fjorder på Vestlandet I 2015 har UNI på oppdrag fra Miljødirektoratet, i tillegg til de ordinære måleoppgavene, arbeidet med å utforme en kunnskapsstatus for havforsuring i noen vestlandske fjorder. Det finnes ikke mye data fra norske fjorder og det som finnes er i liten grad systematisert. I denne studien har historiske karbon- og hydrografidata fra perioden 2005 til 2010 blitt brukt og dette er supplert med nye data fra september Resultatene finnes utførlig beskrevet i rapporten Skjelvan og Omar (2015) og i artikkelen Omar m fl. (2016), og her gis bare en kort oppsummering av resultatene. Både kontinuerlige overflateprøver (M/S Trans Carrier) og prøver fra hele vanndypet er inkludert i arbeidet og det er kystområdet sør for Bergen, mellom Korsfjorden og Hardangerfjorden, som er studert (Figur 51). 79

80 Figur 51. Kart over dataområdet langs Vestlandskysten. Blå strek viser hvor fco2- overflatedata er samlet inn fra M/S Trans Carrier og røde stjerner er vannkolonnestasjoner med CT- og AT-data fra Korsfjorden, Langenuen og Hardangerfjorden. I dette arbeidet er fco2-data fra M/S Trans Carrier i området Korsfjorden til Hardangerfjorden brukt. Figure 51. Map of the data area along the coast of Western Norway. The blue line indicate where the surface fco2 data are collected using M/S Trans Carrier and the red stars indicate water column stations for CT and AT data from Korsfjorden, Langenuen and Hardangerfjorden. In this work fco2 data exclusively between Korsfjorden and Hardangerfjorden are used. I fjordene vil ph og aragonittmetning ( Ar ) i overflata variere sterkt fra sesong til sesong og mellom ulike steder (Figur 52). Disse endringene er drevet av sesongendringer i temperatur, saltinnhold, primærproduksjon/remineralisering og blanding med dypereliggende karbonrikt vann. a b 80