Forskningsprojekt Antropogen ackumulering av kol i kustsediment - En betydelsefull men förbisedd metankälla
Globala kustsystem lider å ena sidan allvarligt av ett varmare klimat och andra mänskliga påtryckningar och å andra sidan har deras potential för att mildra klimatförändringarna genom sin höga förmåga att ta bort koldioxid från luften framhållits, särskilt i växtbeklädda områden såsom mangroveskogar, sjögräsbäddar, sältor och tidvattenslätter.
Mänskliga aktiviteter har drastiskt förändrat omvandlingsprocesserna av kol i kustsystem, mestadels genom att:
1) gynna den marina primärproduktionen genom ökad näringstillförsel, 2) öka tillförseln av organiskt kol från land till hav, som produceras av växtlighet på land samt av industriella processer såsom massa- och pappersindustri, organisk syntes- och bioteknologisk produktion.
Sådana pulser av ackumulering av organiskt kol på kustsediment leder ofta till syrebrist i bottenvattnet och följaktligen till att det uppstår en massiv långvarig pool av organiskt kol producerat både på land och i havet. Sedimenten representerar emellertid inte bara ett arkiv över vad som tidigare har fallit ner från vattenkolumnen, de fungerar också som en dynamisk reaktor som bryter ned och modifierar dessa avlagringar över tid.
Projektbeskrivning
Högt organiskt kol-innehåll kan orsaka en dramatisk förskjutning av sedimentens reaktions- och transportmönster och leder till snabb ackumulering av metan (den näst viktigaste växthusgasen efter koldioxid) på grund av snabb nedbrytning av organiskt kol, en process som kallas metanogenes, åtföljd av en försvagning eller till och med förlust av sedimentens förmåga att avlägsna metan via anaerob metanoxidation. Detta leder till ett ökat metanflöde från sedimenten till vattenkolumnen.
Metan kan avlägsnas i vattenkolumnen genom en annan process som kallas aerob oxidation av metan, som den sista barriären på väg mot luft. Effektiviteten av denna process beror dock mycket på formen av metan som finns i vattnet samt på syrenivån, vilken varierar mycket mellan årstiderna. Alla dessa förändringar sker som en följd av mänskliga aktiviteter och de komplexa interaktionerna utmanar kustsystemens förmåga att bekämpa klimatförändringar.
I detta sammanhang syftar forskningsprojektet till att svara på frågan: Hur mycket och hur länge kommer i framtiden den ackumulerade metan som produceras av mänskligt inducerad ökad organiskt kol-begravning i kustsedimenten, att vara en källa till metan i vattenkolumnen och så småningom spritt till luften. Svaren på denna fråga kommer att vara viktiga för att bedöma kustsystemens förmåga att binda kol och därmed mildra den globala uppvärmningen.
För att kunna besvara denna fråga kommer forskningsprojektet att genomföras i tre arbetspaket, varje paket har sin egen tekniska metod för att hantera en kritisk del av detta projekt:
Arbetspaket 1 kommer att använda en etablerad sedimentmodell som validerats genom sedimentbiogeokemisk analys av sex representativa lokaler för att undersöka bidraget av organsikt kol från land och organiskt kol som bildas i havet, till metanproduktionen i sedimenten.
Arbetspaket 2 kommer att genomföra en undersökning av metandistributionen i vattenkolumnen för att klarlägga säsongsvariationer av effektiviteten vid aerob oxidation av metan genom fältmätningar som kan upptäcka CH4-fördelningar i vattenkolumnen i realtid.
Arbetspaket 3 kommer att utvärdera hur metanpoolen som ackumuleras i sedimenten kommer att bestå som svar på framtida miljöförändringar och mänskliga aktiviteter, till exempel ett varmare klimat med högre temperatur och nederbörd, mer mänsklig tillförsel av organiskt kol till kustvatten eller en kraftig minskning av organiskt kol-tillförsel till kustvatten. Detta görs genom en unik modelleringsmetod som kopplar sedimentmodellen (Arbetspaket 1) till en storskalig vattenkolumnmodell för Östersjön. Resultaten gör det möjligt för oss att hitta de verkliga hotspot:arna för metanutsläpp på Östersjöskala och också utvärdera potentialen i ett marint system som kommer att förvandlas till en hotspot i framtiden.
Resultaten av forskningsprojektet har också viktiga implikationer för bedömningen av metan, från dess produktion i sedimenten till utsläpp till luften, i kustsystem världen över.
Projektmedlemmar
Projektansvariga
Christoph Humborg
Professor
