RAPPORT Overvåking av havforsuring i norske farvann

Transkript

1 M RAPPORT Overvåking av havforsuring i norske farvann

2 Overvåking av havforsuring i norske farvann M-218 KOLOFON Utførende institusjon Havforskningsinstituttet, NIVA, Uni Research Oppdragstakers prosjektansvarlig Melissa Chierici Kontaktperson i Miljødirektoratet Gunnar Skotte M-nummer År Sidetall Miljødirektoratets kontraktnummer Utgiver Miljødirektoratet Prosjektet er finansiert av Miljødirektoratet Forfatter(e) Chierici, M., I. Skjelvan, R. Bellerby, M. Norli, L. Lunde Fonnes, H. Lødemel Hodal, K.Y. Børsheim, S. K. Lauvset, T. Johannessen, K. Sørensen, E. Yakushev Tittel norsk og engelsk Overvåking av havforsuring i norske farvann / Monitoring of ocean acidification in Norwegian seas Sammendrag summary Rapporten gjelder undersøkelser av havforsuring som er utført av IMR, NIVA og UNI på oppdrag fra Miljødirektoratet i Denne overvåkingen begynte i 2011 og er basert på vannsøylemålinger, i hovedsak vinterstid, langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV), og i Barentshavet langs tre snitt (Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp og seks stasjoner i det nordøstlige Barentshavet) utført av Havforskningsinstituttet. NIVA har utført overflatemålinger på strekningen Oslo-Kiel, Tromsø-Longyearbyen og Bergen-Kirkenes, og UNI hadde et tokt i Grønlandshavet med vannsøylemålinger og viser også kontinuerlige overflatemålingerav pco2 i Norskehavet utført i This is the annual report from the program Monitoring ocean acidification in Norwegian waters funded by Miljødirektoratet. The report contains data from water column measurements along transects in the North Sea (Torungen Hirtshals), Norwegian Sea (Svinøy-NW), and in the Barents Sea (Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp and northeasterly part of the Barents Sea) performed by Institute of Marine Research (IMR). Norwegian Institute for Water Research (NIVA) performed surface water measurements on the sections Oslo-Kiel (North Sea), Tromsø-Longyearbyen (Barents Sea) and Bergen-Kirkenes (coastal) and UniResearch (UNI) performed water column measurements in the Greenland Sea and continuous pco2-surface water measurements in the Norwegian Sea in emneord 4 subject words Havforsuring, miljøovervåking, norske havområder, karbonmålinger Ocean acidification, environmental monitoring, Norwegian seas, carbonate system Forsidefoto Løpsmarka, Bodø. Foto: Anne Sofie Gjestrum, Miljødirektoratet

3 Forord Denne rapporten gjelder undersøkelser av havforsuring som er utført av IMR, NIVA og UNI på oppdrag fra Miljødirektoratet i Denne overvåkingen begynte i 2011 og er basert på vannsøylemålinger, i hovedsak vinterstid, langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV), og i Barentshavet langs tre snitt (Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp og seks stasjoner i det nordøstlige Barentshavet) utført av Havforskningsinstituttet. NIVA har utført overflatemålinger på strekningen Oslo- Kiel, Tromsø-Longyearbyen og Bergen-Kirkenes, og UNI hadde et tokt i Grønlandshavet med vannsøylemålinger og viser også kontinuerlige overflatemålingerav pco 2 i Norskehavet utført i Tromsø, mai 2014 Forfattere: Melissa Chierici*, Ingunn Skjelvan**, Richard Bellerby***, Marit Norli***, Linda Lunde Fonnes*, Helene Lødemel Hoda*l, Knut Yngve Børsheim*, Siv Lauvset**, Truls Johannessen**, Kai Sørensen***, Evgeniy Yakushev*** *Havforskningsinstituttet (IMR) **UniResearch (UNI) *** Norsk institutt for vannforskning (NIVA) Denne rapporten refereres slik:/this report should be cited: Chierici, M., I. Skjelvan., R. Bellerby., M. Norli., L. Lunde Fonnes., H. Lødemel Hodal., K.Y. Børsheim., S. K. Lauvset., T. Johannessen.,K. Sørensen., E. Yakushev Overvåking av havsførsuring i norske farvann, Rapport, Miljødirektoratet,

4 Innhold Forord... 1 Innhold... 3 Sammendrag... 3 Abstract Innledning Metodikk og data Prøvetaking og måling av total alkalinitet og totalt uorganisk karbon Interkalibreringtest av A T og C T instrumentering Underveismålinger av pco Beregning av ph og metningsgraden av kalsitt og aragonitt Resultater Vannsøyledata fra Torungen-Hirtshals Vannsøyledata fra Svinøy-NV Vannsøylen Fugløya-Bjørnøya (SV Barentshav) Vannsøylen Bjørnøya- Sørkapp,NVBarentshav Vannsøylen i nordøstlige Barentshav Vannsøylen i Grønlandshavet Overflatedata Tromsø-Longyearbyen Oslo-Kiel Kirkenes-Bergen Underveis pco 2 -data i Norskehavet Sammendrag de ulike havområdene Nordsjøen Norskehavet og Grønlandshavet Barentshavet Konklusjon og anbefalinger Anbefalinger English summary Referanser Vedlegg A. Datatabeller

5 Innhold Sammendrag Denne rapporten gjelder undersøkelser av havforsuring som er utført av IMR, NIVA og UNI på oppdrag fra Miljødirektoratet i Den er basert på vannsøylemålinger, i hovedsak vinterstid, langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV), og i Barentshavet langs tre snitt (Fugløya- Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp og seks stasjoner i det nordøstlige Barentshavet) utført av Havforskningsinstituttet. NIVA har utført overflatemålinger på strekningen Oslo-Kiel, Tromsø- Longyearbyen og Bergen-Kirkenes, og UNI hadde et tokt i Grønlandshavet med vannsøylemålinger og viser også kontinuerlige overflatemålinger av pco 2 i Norskehavet utført i Alle karbonatsystemdata fra de ulike havområdene som presenteres i rapporten er et resultat av påvirkning av forskjellige vannmasser, biologisk produksjon og respirasjon. De dominerende vannmassene er kyststrømmen, Atlanterhavsvann og polarvann. I Nordsjøen viser vinterdata fra januar 2013 generelt lave A T og C T verdier i overflaten og høyere i dypet, som reflekterer innblanding av ferskvann i overflaten med litt høyere ph og aragonitt verdier i de nordligste stasjonene og lavere verdier i midten av snittet. På vinteren (februar) vises relativt litt variasjon i aragonittmettning og middelsverdi er 1,7±0,1 på alle data i hele vannkolonnen. Dette kan sammenlignes med middelverdi fra overflate data fra flere sesonger på 1,9±0,6 i Nordsjøen (Oslo-Kiel). Lave verdier finnes i det dypeste vannet og i overflaten om vinteren der ΩAr er omkring 1,1. I dypvannet bidrar blant annet respirasjon til lave ph-verdier og lav metningsgrad og i overflaten ferskvannsinfluert til stor grad. Laveste aragonittmettning om vinteren med verdier nært 1 i overflaten synes i Indre Oslofjord. Den sesongmessige variasjonen i CO 2-systemet i Skagerrak er hovedsakelig drevet av store endringer i saltholdighet, som er et resultat av svinginger i forholdet mellom ferskvannstilførsel fra elver og Østersjøen og saltvannstilførsel fra Atlanterhavet. Også her, med høy biologisk aktivitet og sterke land-hav-interaksjoner, må biologisk produksjon og elver ha stor betydning, men studier av dette er ikke inkludert i denne studien. I Norskehavet ser vi tydelig påvirkning av kyststrømmen på A T og C T, som viser lave verdier ut til ca 50 km fra kysten. I det arktiske vannet synker A T og C T og Atlanterhavsvannet leder til høyere verdier. C T øker gradvis til høye verdier i Atlanterhavsvannet i nord og utover i Norskehavsbassenget. Laveste phverdiene (ca 8,01) finnes i det dypeste vannet. Aragonittmetning viser relativt homogene verdier i overflaten på ca 1,8 og 2,0. Metning synker gradvis vertikalt og undermetning av aragonitt (<1) vises ved 2000 meter ved den nordligste stasjonen det er samme som i 2012 data. Middelsverdi på aragonittmetning langs hele snittet viser 1,7±0.3. I Grønlandshavet er observert variasjon i parameterne dels fra påvirkning av ulike vannmasser med forskjellig hydrografisk signatur og dels et resultat av biologisk aktivitet om vår/sommer. I overflatevannet er C T-verdiene relativt lave og ph høye p.g.a. biologisk aktivitet. Vannmasser dypere enn ca 500 m viser små variasjoner både for C T og A T. Snittet i Grønlandshavet innholder mange data fra dypt vann og derfor vises lavere aragonittmetning sammenlignet med Norskehavet med middelsverdi på aragonittmetning langs 75 N i hele vannkolonnen på 1,3±0.4. Derimot så er metningshorisonten for aragonitt likt den i Norskehavet og undermetning varierer rundt 2000 m dyp langs dette snittet. Områdene med dokumentert årstidsvariasjon i overflata og (for Barentshavsåpningen, BSO) mellomårsvariasjon for hele CO 2-systemet, har vist seg å være områder med meget høy variabilitet. Mye variabilitet har blitt tilskrevet årstidsvariasjon i hydrologien, og vi har brukt vår forståelse av årstidsvariasjoner i den biologiske aktiviteten til å foreslå andre årsaker til variabilitet i CO 2-systemet. Vi ser en økning i saltholdighet og temperatur gjennom BSO, noe som også er rapportert av andre prosjekter, og vi har målt den resulterende økningen i total alkalinitet. Denne økte bufringen kan maskere små, gradvise økninger i ph ved grunnet økende pco 2, som følger atmosfærisk CO 2 midtvinters. Dette tyder på at gassutskifting og antropogen transport fra sør veier opp for løselighetseffekten av den 3

6 sesongmessige nedkjølingen. Denne bufringen er ikke tilstrekkelig til å motvirke den sterke nedgangen i metningstilstanden til aragonitt fra 2010 til Laveste A T, C T og ph verdier i overflatevannet vises ved 78 N i det nordøstligste Barentshavet. Dette er vann som er påvirket av sesongmessig isdekke og ferskt polarvann og på sommeren, biologisk plante plankton produksjon. Overmetning i aragonitt og kalsitt i hele Barentshavet i hele vannkolonnen men med relativt sett lave verdier ved bunn langs i nord. Økningen i CO 2 ved bunn er trolig fra mikrobiell nedbrytning av organisk materiale over lang tid og ikke fra antropogen havforsuring. Middelsverdi for aragonittmetning viser 1,9±0.3 for hele sesongen i overflata, vannkolonne middelsverdier langs Fugløya-Bjørnøya vises 1,95±0,1 om vinteren og i august (Bjørnøya-Sørkapp) større variasjon og middelsverdi på 2±0,3. Langs i nordøstligste Barentshavet som er mer påvirket av isdekke og issmeltevann er aragonittmettningen lavere med middelsverdi på 1,6 ±0,3. Fortsette målinger hvil vise grunnen av endringer imellom åren og påvirkning av atlanterhavsvann og ferskvann fra Arktis. I norske kystrømmen viser variablene i CO 2-systemet et stort spenn, uten å følge noe klart sør-nordmønster. Det er høyst sannsynlig at dette reflekterer variabel påvirkning fra åpent hav på kyststrømmen, variabilitet i økosystemene, og variablititet i land-hav-prosessene i de ulike kyst- og fjordregionene.om vinteren i overflata langs Norske kysten viser liten variasjon og middelsverdi i aragonittmetning på 1.5±0.1. 4

7 Abstract This is the annual report based on the program Monitoring ocean acidification in Norwegian waters funded by Miljødirektoratet. This program started in 2010 as part of a larger pollution monitoring program (Tillførselprogrammet), and since 2013 as its own project. The report is written in Norwegian and includes summaries in English after each chapter. The report is based on measurements on A T, C T and ph by the Institute of Marine Research (IMR), Norwegian Institute for Water Research (NIVA) and UniResearch (UNI) from IMR conducted water column measurements along repeated transects were performed during winter in the North Sea (Torungen Hirtshals), Norwegian Sea (Svinøy-NV), in the Barents Sea (along three sections: Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp and six stations in the northeasterly part of the Barents Sea). NIVA performed surface water measurements on three sections Oslo-Kiel (North Sea), Tromsø-Longyearbyen (Barents Sea) and Bergen-Kirkenes (coastal) and UNI performed water column measurements along 75 N in the Greenland Sea and contributes also with continuous pco 2-surface water measurements performed in the Norwegian Sea in winter and summer All data clearly shows influence of three major water masses; coastal water, Atlantic water and polar water and also shows clear seasonal variation due to biological processes such as primary production and respiration. In the North Sea the data clearly shows an influence of fresh coastal water leading to lower A T and C T values in the surface waters. In the Atlantic water ( meters depth) ph in situ is about 8.04 and aragonite saturation (ΩAr) about 1.8. Lowest ΩAr is found in the deepest water (1.4) and in the surface waters of the inner part of Oslofjord during winter which was closeto 1. The low values in the deep water is likely a result of respiration of organic matter. The influence of fresher surface waters from the Norwegian coastal current leading to low A T and C T values as far out as about 50 km from the Norwegian coast. Further from the coast A T increases down to 500 meters, in the Atlantic influenced water. Below 500 meters we find colder water, originating from the Arctic with lower A T and high C T. C T increase northwards into the Norwegian basin. This results in gradual decrease in ph and aragonite saturation and undersaturation with regards to aragonite (<1) is observed at 2000 meter at the northernmost station. Influence of polar waters is particularly visible in the Northeastern Barents Sea with lowest A T, C T and ph values at 78 N in waters affected by seasonal ice coverage and fresh polar water. However, aragonite saturation is highest at the polar front, most likely due to primary production and decreases north of the front to 1.8 to 1.9 at the northern most stations. Aragonite and calcite are oversaturated in the whole water column and lowest values of 1.2 (aragonite) and 1.9 (calcite) are observed at the bottom (330 m) furthest north. In the Greenland Sea the variability of water masses and primary production results in highly variable values. Surface water C T is quite low and ph is high due to high biological activity in summer. Waters deeper than 500 meters show little change in both C T and A T. Aragonite saturation horizon is at about 2000 meters depth, which is similar to the saturation horizon in the Norwegian Sea. 1. Innledning Havet absorberer for tiden omtrent 25 % av de årlige menneskeskapte CO 2 -utslippene (Takahashi et al., 2009), og havforsuringen 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. På bakgrunn av dette er det viktig at graden av havforsuring overvåkes, og dette har derfor vært inkludert i Tilførselsprogrammet mellom 2010 til 2012 som overvåkte forurensningssituasjonen i norske havområder. Siden 2013 ble det til et eget overvåkingsprogram i Miljødirektoratet. 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 5

8 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 nøkkelkomponent i det globale karbonkretsløpet. Av uorganisk karbon i havet er det ca 90% hydrogenkarbonat (HCO 3 - ) og ca 9% karbonat (CO 3 2-). Havet absorberer store deler av utslippene av karbondioksid (CO 2 ) fra forbrenning av fossile brensler og avskoging, og når CO 2 fra luften løses i havet dannes karbonsyre (H 2CO 3) som fører 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 2O] [H 2CO 3] [H + ] +[HCO 3 - ] [H + ]+ [CO 3 2- ] (1) Havets opptak av CO 2 øker konsentrasjonen av hydrogenioner og minker tilgjengeligheten av karbonationer i sjøvannet. Resultatet er en reduksjon av sjøvannets ph, og prosessen er derfor kjent som 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 2+ ] + 2[HCO 3 - ] CaCO 3(s) + H 2CO 3 (2) CaCO 3(s) [Ca 2+ ] +[CO 3 2- ] (3) Forenklet kan man si at den reduserte konsentrasjon av karbonat som følger av CO 2 -opptak kan for organismer med kalkskall føre til en betydelig svekket evne til å overleve. For eksempel kan havforsuringen svekke en rekke kommersielle skalldyrarter (Talmange og Gobler, 2009; Andersen m fl., 2013; Agnalt m fl., 2013) og de betydelige forekomstene av kaldtvannskoraller langs norskekysten (Mortensen m fl., 2001; Turley m fl., 2007; Järnegren og Kutti, 2014). Ved tilstrekkelig grad av havforsuring vil vannet bli undermettet med hensyn på karbonat-ioner (CO 3 2- ) og da vil kalk oppløses (CaCO 3 ) og skallet til enkelte organismer blir kjemisk ustabilt (Orr m fl., 2005). Nye studier tyder på at mange organismer opplever stor sesong- og døgnvariasjon i ph og karbonat-konsentrasjon, som indikerer at de fleste organismer tilpasser seg forholdene. Det har også vist seg at ikke-kalkskalldannende 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. Det er derfor vanskelig at forutsi hvilke organismer som kommer til å bli skadet mest. 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. 2. Metodikk og data I tillegg til aktiviteter finansiert av Miljødirektoratet har deltakerne i programmet bidratt til denne rapporten med data og kompetanse også fra andre prosjekter. UNI sine data er stort sett produsert i det internasjonale prosjektet CARBOCHANGE, mens metodikken er utviklet gjennom IMCORP, CAVASSO og delvis i TRACTOR. Ellers har Bjerknes SFF og en rekke andre NFRprosjekter som CARBON HEAT bidratt. NIVA sine aktiviteter knyttet til havforsuring som OA-SIS, AcidMAR og AutopH er benyttet i arbeidet og dekker kostnader knyttet til metodeutviklingen på analyser (C T, A T og 6

9 ph). Noen data fra disse programmene og Framsenter Flaggskipet på havforsuring er inkludert for å styrke innholdet i rapporten. Fra IMR sin side er det flere interne prosjekter, 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 NØ Barentshavet som omfatter overvåking av IMR faste snitt langs Vardø-N. Delprogrammets målsetning er å overvåke uorganisk karbonkjemi med fokus på ph og metningsgrad for kalsiumkarbonater i de norske forvaltningsområdene. Det vil imidlertid ta flere år før en med rimelig grad av sikkerhet kan estimere trender i utviklingen over tid. Som et første trinn er historiske data for Norskehavet analysert i årsrapport for En tilsvarende studie for Nordsjøen finnes i Børsheim og Golmen (2010), og for Norskehavet i Chierici m fl. (2012). Sluttrapporten fra havforsuringsovervåkingen som del av Tilførselsprogrammet finnes i Chierici m fl., De fleste dataene er tilgjengelig i de internasjonale databasene CARINA, CDIAC og SOCAT som finnes på og ( Dataene publiseres også i Vannmiljø. Tabell neden viser en oversikt over alle toktene som ble gjennomført i 2013: Table below shows a summary of transects and cruises where sampling were performed from south to north in Snitt Prøvetakingsmåned Type Målte parametere Utførende institusjon Finansiering Torungen- februar vannsøyle A T, C T IMR Miljødir Hirtshals Svinøy-NW januar vannsøyle A T, C T IMR Miljødir Fugløya- mars vannsøyle A T, C T IMR Miljødir Bjørnøya Bjørnøya- august vannsøyle A T, C T IMR Miljødir Sørkapp NØ Barentshav september vannsøyle A T, C T IMR Miljødir Langs 75 N juli vannsøyle A T, C T UNI EU Carbochange Tromsø- Longyearbyen/ februar, juni, overflate A T,C T, ph, NIVA Miljødir Ny-Ålesund september, november /Fram Oslo-Kiel januar, juli, overflate A T,C T, ph, NIVA Miljødir september, november Bergen-Kirkenes februar overflate A T,C T, ph, NIVA Miljødir I tillegg presenteres kontinuerlige pco 2-målinger fra havoverflaten som ble gjennomført i 2012 (februarmars, juli-august) av UNI (Figur 36-41). Figur 1 viser stasjoner langs faste snitt i Nordsjøen (Torungen Hirtshals), Norskehavet (Svinøy-NV), og i Barentshavet langs tre snitt (Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya- Sørkapp og seks stasjoner i det nordøstlige Barentshavet) utført av Havforskningsinstituttet i hovedsak vinterstid. Posisjoner for prøvetaking i overflaten langs strekningen Tromsø-Svalbard vises i Figur 22, Olso-Kiel i Figur 27, og for Bergen- Kirkenes Figur 32. 7

10 Bjørnøya Barentshavet Norskehavet Nordsjøen Figur 1. Kart over stasjoner der IMR tok vannsøyledata fra faste snitt i Blå prikker viser stasjoner. Figure 1. Map showing stations were IMR sampled water column on repeated transects in Blue dots show station locations. 2.1 Prøvetaking og måling av total alkalinitet og totalt uorganisk karbon Generelt følger prosjektet rutiner for vannprøvetaking og instrumentering i internasjonale avtalte metoder publisert i Guide to Best Practices for Ocean CO 2 Measurements (Dickson m fl., 2007). Fire parametere kan måles direkte for å karakterisere karbonatsystemet i sjøvann. 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). 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). Surhetsgraden eller ph angir konsentrasjonen av hydrogen-ioner (H + ) i sjøvannet (Eq.6). Partialtrykket (deltrykket) av CO 2 (pco 2) er enkelt definert som forholdet mellom [CO 2 * ] og løselighet av CO 2-gass, K 0 (Eq. 7) 8

11 A T = [HCO 3 - ]+ 2[CO 3 2- ]+[B(OH) 4 - ]+[OH - ]+[HPO 4 2- ]+2[PO 4 3- ]+[SiO(OH) 3 - ]+ [NH 3 ]+[HS - ]-[H + ] -[HSO 4 - ] +[HF - ]+[H 3 PO 4 ]-.. (4) C T = [CO 2*]+[HCO 3 - ]+ [CO 3 2- ] (5) [H + ] ~ [H + ] f +[HSO 4 - ], der [H + ] f er den frie hydrogenkonsentrasjonen ph = -log10 ([H + ]) (6) pco 2 = [CO 2*]/K 0 (7) Prøvetaking av vannsøylen på faste snitt ble utført av IMR (Figur 1) om bord på instituttets fartøy F/F GM Dannevig i Nordsjøen, F/F Håkon Mosby i Norskehavet og F/F Johan Hjort i Barentshavet. Vannprøvene ble fiksert med mettet kvikksølvklorid løsning og oppbevart mørkt ved ca. +4 C før de ble analysert. Målinger av totalt uorganisk karbon (C T) og total alkalinitet (A T) ble utført på vannsøyleprøver fra snittene Torungen- Hirtshals, Svinøy-NV, Fugløya-Bjørnøya, Bjørnøya-Sørkapp og Nordøstlige Barentshav. Prøvene ble analysert ved IMR med VINDTA 3C (Marianda, Tyskland) og CM5011 couolometer (UIC. instruments, USA). Verdiene ble kalibrert mot sertifisert standardvann for kvalitetssikring og kontroll av nøyaktighet av alle C T og A T data (Certified Reference Material, CRM, A. Dickson, SIO, USA). Denne standarden brukes av alle tre partnerne. UNI tok prøver av vannsøylen langs 75 N i juli. Vannprøvene ble analysert for C T og A T om bord ved hjelp av VINDTA 3C-instrumentering levert av det tyske firmaet Marianda, med 100 ml prøvevolum for A T og 20 ml for C T og kalibrering v.h.a. sertifisert standardvann (Certified Reference Material, CRM, A. Dickson, SIO, USA) ), som beskrevet over for IMR. Prøvetaking og analyser av overflateprøver langs Norskekysten og mellom Oslo-Kiel, Tromsø Longyearbyen og Kirkenes-Bergen er utført av NIVA. Vannprøvene ble fiksert med mettet kvikksølvklorid løsning og oppbevart mørkt ved ca. +4 C før de ble analysert. Total alkalinitet (A T) ble analysert ved potensiometrisk titrering med 0,1 N saltsyre (HCl), og C T med coulometrisk deteksjon av CO 2 ekstrahert fra surgjort prøve. 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 ). A T titrer-systemene benytter åpen titreringscelle. NIVA bruker prøvevolum på 50 ml. VINDTA-instrumentene ved IMR og UNI benytter 100 ml prøvevolum. Ekvivalenspunktene ble beregnet ved metode for kurvetilpasning anbefalt av Dickson m fl,. (2007). I overensstemmelse med internasjonalt konsensus anvendes sertifisert standard vann for kvalitetssikring og kontroll av riktighet av alle C T og A T data (Certified Reference Material, CRM, A. Dickson, SIO, USA). CRM-prøver med kjent verdi analyseres i starten, midten og på slutten av kjøringen. Disse verdiene blir vurdert opp mot sann verdi og det regnes deretter ut en faktor som alle reelle prøver blir korrigert mot. I 2013 tok NIVA i bruk de VINDTA systemet som brukes av UNI og IMR. NIVAs tidligere C T-metode er beskrevet i 2010 rapporten fra Tilførselsprogrammet. Vannprøver fra overflaten innsamlet med Ferrybox-nettverket i 2013 er tatt mellom Tromsø og Longyearbyen med containerskipet MS Norbjørn, Oslo-Kiel med MS Color Fantasy, og Bergen-Kirkenes med MS Trollfjord. Data fra NIVA-prosjektet AcidMar og Framsenter-prosjektet AcidArtic er stilt til disposisjon og brukt i rapporten. Prøver er innsamlet manuelt med personell fra NIVA, og prøvetagning for CT, AT, ph og næringssalter ble foretatt. Data for temperatur og saltholdighet er tatt fra Ferryboxsystemene. Målinger av ph og konservering for analyse av CT og AT er foretatt umiddelbart. ph er målt med den spektrofotometriske metoden i Total skala (ph-s(tot)) og med potensiometrisk metode i NBS 9

12 skala (ph-p(nbs)). Den spektrofotometriske ph-metoden er beskrevet i den tidligere (2010) rapporten fra Tilførselsprosjektet (Johannessen m fl., 2011; Chierici m fl., 2012; Chierici m fl., 2013). Målingene av ph-s(tot) 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. ph er beregnet som funksjon av T, S, CT og AT, i total skala (ph-c(tot)) sammen med metningsgrad for kalsitt og aragonitt (Ωkalsitt og Ωaragonitt) ved hjelp av CO2SYS (Pierrot m fll., 2006) med konstanter fra Mehrbach m fl., (1973) modifisert av Dickson og Millero (1987) Interkalibreringtest av A T og C T instrumentering I 2013 tok IMR (Bergen og Tromsø) og UNI del i en internasjonal interkalibreringstest, der duplikater av CRM-prøver fra SIO, USA, ble sendt til over 60 laboratorier rundt om i verden. Analysene ved IMR kom svært godt ut i denne testen med avvik fra oppgitt verdi på mellom 0,1 og 1,2 µmol kg -1 for A T og fra 0,9 til 2,1 µmol kg -1 for C T. Analysene ved UNI kom også svært godt ut i denne testen, med avvik fra oppgitt verdi på mellom 0,1 og 1,3 µmol kg -1 for A T og mellom 0,5 og 1,6 µmol kg -1 for C T. IMR tok også del i en test for utvikling av standarder før kalibrering av ph for spektrofotmetrisk phmålinger med m-kresol purpur som indikator. Vi venter på resultat fra initiativtakerne i Japan før videre studie. 2.2 Underveismålinger av pco2 Ved avtakende temperatur vil CO 2 løses lettere i vann og partialtrykket av CO 2, pco 2, avtar. Et system for underveismålinger av pco 2 og havets overflatetemperatur er installert på F/F G.O.Sars. Instrumentet bruker en infrarød CO 2/H 2O-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). Analyser gjøres hvert tredje minutt, og instrumentet kalibreres omtrent hver sjette time ved å bruke tre referansegasser med konsentrasjoner som spenner over naturlig forekommende CO 2-deltrykk i havområdet. Kalibreringsgassene er sporbare til referansegasser som er levert av National Oceanic and Atmospheric Administration /Earth System Research Laboratory (NOAA / ESRL). Målinger gjort med slike instrumenter har en usikkerhet på 2 μatm for pco 2 i sjøvann. Uheldigvis var det flere ulike problem med måleinstrumentet gjennom hele 2013, og det fins ingen pco 2-data fra dette året. Men for å gi et eksempel på hvordan slike målinger ser ut vises her pco 2- og O 2-data fra 2012 samt beregnede ph-data fra samme båt (Figur 36, 37 og 38, kapittel 3.8). Dataene ble målt som en del av havforsuringsovervåkingen i Tilførselsprogrammet. pco 2 dataene fra 2012 har gjennomgått primær kvalitetskontroll og er sendt til den internasjonale databasen SOCAT for overflate verdier på CO 2 (Surface Ocean Carbon Atlas Portal). Etter sekundær kvalitetskontroll vil de bli en del av den siste oppdaterte versjonen av SOCAT versjon 3 ( Datasettet fra 2012 er begrenset til månedene februar-mars og juli-august. 10

13 2.3 Beregning av ph og metningsgraden av kalsitt og aragonitt Data for A T og C T anvendes sammen med temperatur, dybde (trykk), saltholdighet, fosfat og kiselsyre i en kjemisk spesieringsmodell, CO2SYS (Pierrot m fl., 2006) for å beregne de andre CO 2-systemkomponentene som in situ ph, og metningsgrad for kalsitt og aragonitt (ΩCa og ΩAr). For disse beregningene ble det benyttet karbonsyrekonstanter fra Mehrbach m fl., (1973), modifisert av Dickson og Millero (1987). Det ble benyttet totalskala for ph (pht) ved å benytte konstanten for HSO4 - fra Dickson (1990) og beregning ved 25 C. Kalsiumkonsentrasjonen ([Ca 2+ ]) ble antatt proporsjonal med saltholdighet (Mucci, 1983), og korrigert for trykk i følge Ingle (1975). 3. Resultater 3.1 Vannsøyledata fra Torungen-Hirtshals Målinger ble foretatt på de avmerkede stasjonene i det faste snittet Torungen-Hirtshals på prøver samlet i januar (Figur 2a). Snittet ligger i et område som er påvirket av innstrømmende varmt og salt Atlantervann (rød) og ferskt kystvann (grønn, Figur 2b). I Tabell 1 vedlegg A presenteres stasjoner, posisjoner og data. Torungen Figur 2a. Stasjoner fra IMRs faste snitt Torungen- Hirtshals i januar 2013 (blå punkter). 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 North Sea (blue dots) 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 Figure 2b. Overview map on major currents in the North sea area; Atlantic water (red), coastal water (green arrows). 11

14 Vinterdata fra januar 2013 viser som i 2012 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 200 m dybde ser vi det salte og relativt varme Atlantervannet som vi ser i saltholdighet og temperaturprofilene fra samme snitt (Figur 3). Høyeste verdier at A T og C T finnes i det dypeste vannet i midten av snittet sirka 60 km ut fra kysten i en litt kaldere vannmasse under Atlantervannet. På den nordlige stasjonen har A T og C T lavere konsentrasjon enn på de sørligste stasjonene. Dette viser sannsynligvis påvirkning av kystvann (Figur 5) og i det underliggende vannet med høye A T og C T verdier viser påvirkning av Atlantervannet (Figur 5). Saltholdighet Dyp (m) Dyp (m) Torungen (N) Temperatur ( C) Hirtshals (S) Torungen (N) Hirtshals (S) Figur 3. Januardata fra Torungen-Hirtshals. Øvre panel: saltholdighet, nedre panel:temperatur ( C). Figure 3. Salinity and temperature data from Torungen-Hirtshals from January

15 A T (µmol kg -1 ) Torungen (N) Hirtshals (S) C T (µmol kg -1 ) Dyp (m) Dyp (m) Torungen (N) Figur 4. Januardata fra Torungen-Hirtshals. Øvre panel: total alkalinitet (A T, μmol kg-1), nedre panel: totalt uorganisk karbon (C T, μmol kg-1). Figure 4. A T and C T data from Torungen-Hirtshals from January Hirtshals (S) I øvre 100 meterne viser ph in situ og ΩAr lignende verdier med litt høyere verdier i de nordligste stasjonene og lavere verdier i midten av snittet (Figur 5). I mellomsjiktet meter (Atlantervannet) er ph in situ cirka 8,04 og ΩAr cirka 1,8. De laveste verdier finnes i det dypeste vannet der ΩAr er omkring 1,4, hvilket innebærer at hele vannekolonnen viser overmetning av både kalsitt og aragonitt (Figur 5). I dypvannet bidrar blant annet respirasjon til lave ph-verdier og lav metningsgrad. Middelverdi for ΩAr og ΩCa var 1,7 ±0,1, og 2,7±0,2 for hele området og alle dyp. Sammenlignet med 2012 er det lavere metning i 2013 og den største forskjellen ses i overflaten der ph og kalkmetningen 13

16 var høyere i 2012 (Chierici m fl., 2013). De høye 2012-verdiene er mest sannsynligvis på grunn av CO 2 opptak gjennom primærproduksjon som resulterer i en økning av kalkmetningen. I 2012 kom trolig planteplanktonproduksjonen i gang tidligere enn i Dette må undersøkes ytterlig og en lengre tidsserie vil vise hvilke prosesser som påvirker trender i kalkmetning. Middelverdi for 2012 viste ΩAr og ΩCa 1,9 ±0,2, og 3,0±0,3 for hele området og alle dyp (Chierici m fl., 2013). Dyp (m) Dyp (m) Torungen (N) ΩAragonitt Hirtshals (S) Torungen (N) Hirtshals (S) Figur 5. Januardata fra Torungen-Hirtshals. Øvre panel viser ph in situ og nedre panel aragonittmetningsgrad (ΩAragonitt). Figure 5. Aragonite and calcite data from Torungen-Hirtshals from January

17 3.2 Vannsøyledata fra Svinøy-NV I 2013 ble det utført målinger av karbonkjemi i hele vannkolonnen på vannprøver fra de faste stasjonene i det hydrografiske snittet mellom Svinøy og N, 0 0 V. Prøvene ble hentet i mars (6 stasjoner) (Figur 6a). Snittene fra Svinøy-NV fanger opp kystvannet (ferskt med stor sesongvis variasjon i temperatur), 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). Figur 7 viser saltholdighet og temperatur langs snittet (Figur 7). Atlantervannet tar opp mye antropogent CO 2 under veis nordover da det kjøles av og tar opp mer CO 2. Dette snittet har hydrografisk historie tilbake til I Tabell 2 finnes detaljer om posisjon, karbonatsystemdata og dyp. Figur 6a. Kart over stasjoner på faste snitt Svinøy- N. Stations from IMR transect in Norwegian Sea along Svinøy-NW (blue dots) Figur 6b. Strømmer og hovedsaklige tre vannmasser i både Norskehavet og Barentshavet: atlanterhavsvann (rød), arktisk vann (blå) og kystvann (grønn). Major currents and water masses in Norwegian Sea: Atlantic water (red), polar water (blue) and coastal water (green). 15

18 Saltholdighet Temperatur ( C) Dyp (m) Dyp (m) Figur 7. Data fra det faste snittet Svinøy-NV i januar Fra øverst til nederst: saltholdighet,og temperatur ( C). Figure 7. Salinity and temperature data from Svinøy-NW from January A T viser lave verdier ved kysten, dette er karakteristisk for kyststrømmen som ved dette snittet sees klart ut til 50 km. Mellom 50 km og 250 km ut fra kysten observeres høyere verdier av A T fra overflaten ned til ca 500 meters dyp av cirka 2320 µmol/kg. Dette viser påvirkning av Atlanterhavsvannet (Figur 8). I det arktiske vannet (under 500 meter) viser A T verdier på 2300 µmol kg -1. C T viser også påvirkning av kyststrømmen ut til 50 km med lavere verdier og C T øker gradvis til høye verdier i Atlanterhavsvannet i nord og utover i Norskehavsbassenget (Figur 6). Det underliggende vannet viser C T-verdier fra ca 2165 μmol kg -1 under 500 meters dyp. ph in situ er høyest i overflaten ved kysten med ph oppimot 8,06 (Figur 9). I 2012 var ph lavere og mellom 8,00 og 8,05 (Chierici m fl., 2013) og kan komme av ulik innblanding av kystvann eller planteplanktonproduksjon. Fra 50 km og videre langs snittet er ph verdiene relativt homogene i overflaten og ned til 250 meters dyp med ph verdier på cirka 8,04. Mellom 250 og 750 meters dyp er ph litt lavere med laveste verdier på 8,01. I det dypeste vannet finnes phverdier så lave som 8,0 (Figur 9). Beregnet aragonittmetning viser relativt homogene verdier i overflaten på ca 1,8 og 2,0. Kalsittmetning var i overflaten 3,0 (ikke vist). Metning synker gradvis vertikalt og er omkring 1,15 på 1000 meter 125 km fra kysten. Undermetning av aragonitt (<1) vises ved 2000 meter ved den nordligste stasjonen (Figur 9), hvilket var tilfellet også i

19 A T (µmol kg -1 ) Dyp (m) Dyp (m) C T (µmol kg -1 ) Figur 8. Januardata fra det faste snittet Svinøy-NV. Fra øverst til nederst: total alkalinitet (A T, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (C T, μmol kg -1 ) Figure 8. A T and C T data in January 2013 along Svinøy-NW 17

20 ΩAragonitt Dyp (m) Dyp (m) 1.0 Figur 9. ph in situ (øvre panel) og aragonittmetning (nedre panel) i januar 2013 langs det faste snittet Svinøy-NV. Figure 9. ph in situ and aragonite saturation in January 2013 along Svinøy-NW 3.3 Vannsøylen Fugløya-Bjørnøya (SV Barentshav) I 2013 ble det utført målinger av karbonkjemi i hele vannsøylen på vannprøver fra fem faste stasjoner i det hydrografiske snittet mellom Fugløya-Bjørnøya i mars (Figur 10). I Tabell 3 presenteres stasjoner, posisjoner og data i mars Snittet Fugløya-Bjørnøya ligger i det område der atlanterhavsvann strømmer inn i Barentshavet og videre inn i polhavet (Figur 10b). Det viser også påvirkning av kyststrømmen i den sørligste stasjonen. 18

21 Spitsbergen Sørkapp Bjørnøya Fugløya Figur 10a. Kart som viser stasjoner for vannsøyleprøvetaking i Barentshavet (Fugløya-Bjørnøya og Bjørnøya-Sørkapp) i 2013 (blå prikker). Figure 10a. map showing the stations from IMR transect in Barents Sea western part along Fugløya- Bjørnøya and Bjørnøya-Sørkapp (blue dots) Figur 10b. 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 ( nnmasser/nb-no, ) 19

22 Figure 10b. 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 Saltholdighet Dyp (m) Fugløya Bjørnøya Temperatur ( C) Dyp (m) Fugløya Bjørnøya Figur 11. Data fra det faste snittet Fugløya-Bjørnøya i januar Fra øverst til nederst: saltholdighet,og temperatur ( C). Figure 11. Salinity and temperature data from Fugløya-Bjørnøya from January I det sørlige Barentshavet ser vi tydelig skille mellom kystnær stasjon og stasjonene lenger ut, med varmere og ferskere vann nærmest kysten (Figur 11). Langs i nor viser kalt og relativt ferskt polart vann (Figur 11). C T og A T fra den kystnære stasjonen er lave i de øvre 50 m på grunn av ferskvannsinnholdet (Figur 12). Lengre nord i langs snittet vises påvirkning av det salte og varme Atlanterhavsvannet med høye og homogene A T verdier på µmol kg -1 ned til bunn (Figur 12). Ved polarfronten (cirka 74 N), skiftes Atlanterhavsvann ut med polarvann og her finner vi lavere A T-verdier. C T viser høyeste verdier ved Fugløya på 200 meters dyp og minker i Atlanterhavsvannet til cirka 2138 µmol kg -1 (Figur 12). Høye C T verdier vises også i polarvannet på 70 meters dyp (2150 µmol kg -1 ). Laveste ph på 8,04 og laveste aragonittmetning på 1,77 vises på 180 meters dyp i kystnært vann omkring Fugløya (Figur 13). Ved Bjørnøya vises de høyeste ph verdier på 8,15, men likevel er aragonittmetningen lav (1,8) i polarvannet på bunnen ved Bjørnøya. Lavest ph og metning vises ved bunn sør fra 73 N (Figur 13), 20

23 mest sannsynligvis grunn av økt CO 2 fra respirasjon av nedbrytningsprodukter fra primærproduksjon. Dette viser at kystnært vann og polarvann er følsomme for videre havforsuring, på grunn av påvirkning av ferskvann med lave A T og høye C T verdier (Figur 12). A T (µmol kg -1 ) Dyp (m) Dyp (m) Fugløya C T (µmol kg -1 ) Bjørnøya Fugløya Bjørnøya Figur 12. Marsdata fra seks stasjoner i det sørlige Barentshavet mellom Fugløya og Bjørnøya, fra øverst til nederst: total alkalinitet (A T, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (C T, μmol kg -1 ) Figure 12. A T and C T data along six stations in the southwest Barents Sea between Fugløya and Bjørnøya from March

24 Dyp (m) Fugløya Bjørnøya ΩAragonitt Dyp (m) Fugløya Bjørnøya Figur 13. ph in situ og Aragonittmetning (ΩAr) fra mars 2013 langs det faste snittet Fugløya- Bjørnøya. Figure 13. ph in situ and aragonite saturation data along six stations in the southwest Barents Sea between Fugløya and Bjørnøya from March Vannsøylen Bjørnøya- Sørkapp,NVBarentshav Vannsøylen mellom Bjørnøya-Sørkapp er relativt lite kjent med hensyn på karbonatkjemien. Her finnes en kompleks blanding av vannmasser fra Arktis, sjøis og resirkulert Atlanterhavsvann (Figur 10b). I Tabell 4 presenteres stasjoner, posisjoner og data fra august I august 2013 ses påvirkning av polarvann i overflaten ved Sørkapp i et område med kaldt og ferskt vann (Figur 14), og her er det også kaldere vann fra 70 meters dyp. Dette kan vare vann fra Storfjorden der lokale prosesser så som dyp vanns dannelse gir kalt tungt vann (Figur 14) med høye CO 2 verdier som vises i og høye C T verdier (Figur 15) transportert langs Svalbards østkyst i østlige Spitsbergen strømmen. Sørover på snittet mot Bjørnøya ligger varmt og salt Atlanterhavsvann under det ferskere og kalt polarvann fra cirka 50 meters dyp, mest synlig mellom 76 N og 76.5 N. 22

25 Saltholdighet Dyp (m) Dyp (m) Bjørnøya Temperatur ( C) Sørkapp Bjørnøya Sørkapp Figur 14. Hydrografiske data fra august 2013 langs Bjørnøya-Sørkapp (Spitsbergen): saltholdighet (øvre panel) og temperatur ( C, nedre panel). Figure 14. Salinity and temperature data from NW Barents Sea (Bjørnøya-Sørkapp) 23

26 A T (µmol kg -1 ) Bjørnøya Sørkapp C T (µmol kg -1 ) Dyp (m) Dyp (m) Bjørnøya Sørkapp Figur 15. Data fra fire stasjoner i det nordvestligste Barentshavet mellom Bjørnøya-Sørkapp, fra øverst til nederst: total alkalinitet (A T, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (C T, μmol kg- 1 ) Figure 15. A T and C T data from four stations in the NW Barents Sea between Bjørnøya-Sørkapp in August I overflaten fra cirka 75.3 N vises lave C T verdier (omkring 2075 µmol kg -1 ), lave A T-verdier (sammenlignet med underliggende atlanterhavsvann) og høyeste ph og aragonittmetning (Figur 15 og 16). Dette er mest sannsynligvis på grunn av CO 2 opptak fra produksjon av planteplankton. Lave C T og A T verdier i overflaten ses tydelig i det nordvestligste Barentshavet ved Sørkapp i et område mellom atlanterhavsvann og polarvann, der C T og A T er påvirket av ferskvannsinnholdet (Figur 15). Dypere ned i midten av snittet ses atlanterhavsvannet med C T og A T verdier omkring 2150 µmol kg -1 og 2320 µmol kg - 1. ph og aragonittmetningen minker med dypet og en av de laveste ph-verdiene på 8,03 og laveste aragonitt metning på 1,40 ses på 125 meters dyp i den nordligste stasjonen (Figur 16). Laveste ph verdi på 8,025 ses på 250 meters dyp (Figur 16). 24

27 Dyp (m) Dyp (m) Bjørnøya ΩAragonitt Sørkapp Bjørnøya Sørkapp Figur 16. Data fra fire stasjoner i det nordvestligste Barentshavet mellom Bjørnøya-Sørkapp, fra øverst til nederst: ph in situ og aragonittmetning (ΩAragonitt). Figure 16. ph in situ and aragonite saturation in the NW Barents sea (Bjørnøya-Sørkapp) 3.5 Vannsøylen i nordøstlige Barentshav Dette er det andre året vannprøver blir tatt i hele vannsøylen fra den nordøstligste delen av IMRs faste hydrografiske snitt nordover fra Vardø om bord et av fartøyen på IMRs årlige Økosystemtokt i Barentshavet. Også dette snittet fanger opp atlanterhavsvann og vann påvirket av polarvann fra nord (Figur 10b) ved polarfronten på cirka 78 N. I den nordlige delen av snittet ses polarvann og resirkulert atlanterhavsvann fra Framstredet, og vannet her er påvirket av sjøisdekke og smeltevann fra sjøis (Figur 17). Prøvene ble hentet i september (Figur 10a). I Tabell 5 vises posisjoner, dyp, stasjonsnummer og data. 25

28 Saltholdighet Dyp (m) Dyp (m) Temperatur ( C) Figur 17. Hydrografiske data fra september 2013 i nordøstlige Barentshavet: saltholdighet (øvre panel) og temperatur ( C, nedre panel). Figure 17. Salinity and temperature data from September 2013 in the NE Barents Sea. I overflaten i fra nordøstligste Barentshavet ser man tydelig innflytelse av varmt og salt atlanterhavsvann som strekker seg til ca 77,5 N, der det møter det kalde og ferskere polarvannet ved den såkalte polarfronten (Figur 17). Laveste saltholdighet ses ved 78 N i vann som er påvirket av sesongmessig isdekke og polarvann. De høyeste karbonverdiene finner vi i dypere vann ved 78 N der A T viser ca 2320 og C T 2200 μmol kg -1 (Figur 18). Laveste verdier observeres i overflaten i polarvannet ved polarfronten mellom 77 N og 78 N der A T er 2220 og C T 2025 μmol kg -1 (Figur 18). Overflateverdier for ph viser relativt homogene verdier ned til 50 meters dyp på ca 8,18 langs hele snittet, med litt mindre ph verdi ved polarfronten (Figur 19). Aragonittmetningen viser høyeste verdier i polarfrontområdet, fra ca 2,2 frem til 77,5 N og minker til ca 1,8-1,9 i nord (Figur 19). Aragonitt og kalsitt (ikke vist) viser overmetning i hele vannsøylen, med laveste verdier på 1,2 (aragonitt) og 1,9 (kalsitt) ved bunnen (330 m) på de to nordligste stasjonene (Figur 19), her kommer sannsynligvis økningen i CO 2 fra mikrobiell nedbrytning av organisk materiale over lang tid og ikke fra antropogen havforsuring. 26

29 A T (µmol kg -1 ) C T (µmol kg -1 ) Dyp (m) Dyp (m) Figur 18. Data fra seks stasjoner i det nordøstligste Barentshavet, fra øverst til nederst: total alkalinitet (A T, μmol kg -1 ) og totalt uorganisk karbon (C T, μmol kg -1 ). Figure 18. A T and C T data from September 2013 in the NE Barents Sea. 27

30 ΩAragonitt Dyp (m) Dyp (m) Figur 19. Data fra det fire stasjoner i det nordøstlige Barentshavet, fra øverst til nederst: ph in situ og aragonittmetning (ΩAr). Figure 19. ph in situ and aragonite saturation in September 2013 in the NE Barents Sea. 28

31 3.6 Vannsøylen i Grønlandshavet I juli 2013 ble det gjort målinger av karbonkjemi i vannsøylen langs 75 N. Figur 20 viser posisjoner langs snittet. I Tabell 6 viser posisjoner, dyp, stasjonsnummer og data. Figur 20. Stasjoner fra tokt med F/F G.O.Sars langs 75 N sommer Figure 20. Map showing stations for sampling along 75 N in summer Figur 21a og b viser salt og temperatur i vannkolonnen langs 75 N, og det relativt varme og salte nordgående atlantiske vannet ses tydelig til høyre i figurene, mens det kalde, ferske polarvannet som strømmer sørover ses til venstre. Dypere vannlag har relativt stabile temperatur og saltverdier langs dette snittet. Figur 21c og d viser hvordan målte verdier for A T og C T varierer langs 75 N og Figur 21e og 21f viser variasjon i beregnede verdier for henholdsvis ph in situ og ΩAr for dette snittet. Variasjonen i parameterne er dels et resultat av ulike vannmasser med forskjellig hydrografisk signatur og dels et resultat av biologisk aktivitet om vår/sommer. I overflatevannet er C T- verdiene relativt lave, og en C T-variasjon på om lag 100 µmol kg -1 ses i dette laget, som gjenspeiler områder med ulik grad av biologisk aktivitet. Områder med lavest C T-konsentrasjon (i vest og øst) er også områder der mesteparten av næringssaltene er brukt opp i primærproduksjon (ikke vist). Dette ses igjen i ph in situ i overflata (Figur 21e) som viser relativt lave ph-verdier der det er lavest primærproduksjon (høy C T) og høye ph-verdier der det er høy primærproduksjon (lav C T). Variasjon i biologisk produksjon er også gjenspeilet i metningsgraden for aragonitt (Figur 21f). Den Norske Atlanterhavsstrømmen i øst har relativt høye A T-verdier fra overflata og ned til ca 500 m. Vannmasser dypere enn ca 500 m viser små variasjoner både for C T og A T. Metningshorisonten for aragonitt varierer rundt 2000 m dyp langs dette snittet, litt grunnere i vest enn i øst. 29

32 Figur 21a. Saltinnhold i de øverste 200 m (øvre figur) og i hele vannsøylen (nedre figur) langs 75 N, sommer Figure 21a. Salinity in the top 200 m (upper panel) and in the full water column (lower panel) along 75 N, summer

33 Figur 21b. Temperatur ( C) i de øverste 200 m (øvre figur) og i hele vannsøylen (nedre figur) langs 75 N, sommer Figure 21b. Tenmperature in the top 200 m (upper panel) and in the full water column (lower panel) along 75 N, summer

34 Figur 21c. Innhold av total alkalinitet (A T; µmol kg -1 ) i de øverste 200 m (øvre figur) og i hele vannsøylen (nedre figur) langs 75 N, sommer Figure 21c. A T in upper 200 m (upper panel) and in the full water column (lower panel) along 75 N, summer

35 Figur 21d. Innhold av totalt uorganisk karbon (C T; µmol kg -1 ) i de øverste 200 m (øvre figur) og i hele vannsøylen (nedre figur) langs 75 N, sommer Figure 21d. C T in upper 200 m (upper panel) and in the full water column (lower panel) along 75 N, summer