Peggy är en flytande boj fäst vid sensorer som övervakar temperaturen, sältan och andra egenskaper hos Arktis Berings hav. Dessa sensorer når ner mer än 70 meter (cirka 230 fot) under vattnet och är förankrade till havsbotten väster om Alaska.
NOAA
Här följer den flytande havsisens kommande och gång ett årstidsmönster. Peggys data visar normalt det mönstret. Men vintern 2017–2018 gjorde de det inte. Havsisen dök aldrig upp!
På sin närmaste plats är Alaska och Ryssland åtskilda av Beringssundet. Denna vattensträcka är 82 kilometer (51 miles) bred. I norr ligger Chukchihavet, som ligger på kanten av Ishavet. Nedanför sundet ligger Beringshavet, som sträcker sig söderut till Alaskas Aleuterna.
På sommaren är Beringshavet i stort sett isfritt. På vintern bildas is i dess norra delar. Is vandrar också söderut genom sundet från Chukchi. Forskare anser att vattnet är fruset när minst 20 procent av deras yta är istäckt.
De flesta år dyker havsisen upp i Berings hav i november. När isen bildas får den en stor massa kallt, salt vatten att samlas nära havsbotten. På våren blommar alger under isen och runt den. På försommaren börjar havsisen smälta bort. Men den kalla poolen nära havsbotten, med en medeltemperatur på precis under frysning, dröjer sig kvar under sommaren.
Den djupa kalla poolen är central för Beringshavets ekosystem. Det är där den arktiska torsken tar sin tillflykt. Dessa fiskar gömmer sig från rovdjur som stillahavstorsk och sej (som inte gillar kylan lika mycket.) Den arktiska torsken blir också fet på stora, räliknande copepoder (KOH-peh-podz), och leker sedan. I sin tur håller dessa fiskar isbjörnar och sälar välnärda.
Peggys data, tillsammans med data från andra paket med sensorer, avslöjade att den kalla poolen nära havsbotten saknades. Det och den frånvarande havsisen skrämde havsforskare. Forskare samlades i Washington, DC, vid American Geophysical Unions årsmöte i december 2018. Många delade ny data, bytte historier och funderade över vad förändringarna kan innebära.
Beringssundet är ett smalt vattenområde mellan Ryssland och Alaska som skiljer Tjukchihavet från Beringshavet. Den svarta pricken på kartan visar var Peggy är stationerad för att samla in data om vattentemperatur och sälta.
T. Tibbitts
Var dessa fynd en slump? “Vi har ännu inte tillräckligt med data”, säger Jacqueline Grebmeier. Hon arbetar vid University of Marylands Center for Environmental Science i Solomons. Men Grebmeier, som har studerat havsbottenlivet i Arktis i mer än 30 år, har en magkänsla av att den isfria vintern inte är en engångshändelse: “Jag tror att det är början på förändring”, säger hon.
Om förra årets händelser signalerar en ny normal för Beringshavet (och det mycket låga istäcket i mars i år signalerar att de kan göra det), så väntar en kaskad av förändringar för dess komplexa ekosystem — från algerna på botten av näringsväven till människor på toppen.
Uppvärmningstecken
Det fanns tidiga tecken på att förhållandena under vintern 2017 till 2018 skulle bli annorlunda. I november 2017 var havsisen redan sen.
Phyllis Stabeno är en fysisk oceanograf vid National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). Hon arbetar på Pacific Marine Environmental Laboratory i Seattle, Washington. Lufttemperaturer över vågorna var typiska för november, rapporterade hon vid mötet i december. Men en ihållande vind blåste från söder. Den vinden hindrade is från att driva ner från Chukchihavet som den normalt skulle göra.
Förklarare: Global uppvärmning och växthuseffekten
Vinden avtog i december och januari. Vid det här laget var lufttemperaturerna varmare än normalt. Chukchihavet hade, istället för att till största delen täckt av tjock is, fortfarande stora delar av öppet vatten. Det innebar att mindre is var tillgänglig för att vandra söderut genom Beringssundet.
Mooring M8, Peggys kusin, ligger cirka 800 kilometer (500 miles) nordväst om Peggy. Det har läst vattentemperaturer precis ovanför havsbotten sedan 2008. Och det vattnet var mer än 3 grader Celsius (5,4 grader Fahrenheit) varmare än normalt. Faktum är att M8 aldrig hade registrerat så lite vinteris här.
I februari 2018 tilltog starka sydliga vindar. Den märkliga vindriktningen varade hela mars. Forskare tror att dessa vindar höll Chukchihavet varmt. De pressade varmare vatten norrut från Berings hav.
Det varma vattnet stoppade också havsis från att bildas. Isen som bildades i Chukchi- och Beringshavet var tunn och pressades lätt norrut av vindarna.
För sommaren 2018 registrerade Peggy de högsta vattentemperaturerna hittills. Och vatten nära havsbotten sjönk aldrig under fryspunkten.
Matdags
Havsis är en förankringsdel av Berings ekosystem. Den isen hjälper till att avgöra när och var mat blir tillgänglig för varelser som lever i vattnet eller på havsbotten.
När den migrerande havsisen rör sig söderut, smälter den. Det smältvattnet är mindre salt och mindre tätt än det omgivande vattnet. Som ett resultat bildar vattnet skikt. Det färskare vattnet fullt av näringsämnen stannar på toppen.
Smältvattnet bidrar också till att ge upphov till vårblomningar av alger i södra Berings hav. Dessa blomningar matar i sin tur copepoder och andra små flytande varelser. Och när dessa alger dör och sjunker till havsbotten utgör de en viktig matkälla för djur som lever där.
Men frånvaron av havsis gjorde att vattnet inte bildade lager förrän senare på våren. Så algerna blommade senare också. Inte alla invånare i Beringshavet kan snabbt anpassa sig till dessa förseningar i näringsväven.
“Timingen är viktig”, säger Grebmeier. ”Det är en fråga om hur snabbt kan anpassa sig.”
På grund av vindarna och värmen lyckades lite havsis bildas i Berings hav. Det innebar ingen djup, kall pool nära havsbotten.
Ett Arktis i förändring
Den dramatiska frånvaron av havsis förra vintern var uppseendeväckande. Men vattnen i Arktis har varit på en decennier lång uppvärmningstrend. Sedan 1981 har södra Chukchihavet frusit över ungefär en halv dag senare varje år. Stabeno och hennes kollegor delade resultaten i november förra året i Deep-Sea Research.
Förklarare: Hur forskare vet att jorden värms upp
I norra Berings hav visar M8:s data kraftiga förändringar under de senaste fyra åren. Från 1981 till 2014 frös Bering över i genomsnitt i slutet av december. Men sedan 2014 har det inte frusit till förrän i januari eller februari. Under 2018 frös inte Beringshavet över alls.
Denna uppvärmningstrend har haft sämre effekter på havsbottenbor. Arter som musslor som en gång täckte havsbotten runt St. Lawrence Island i Berings hav har flyttats norrut, säger Grebmeier.
2010 hjälpte Grebmeier till att etablera Distributed Biological Observatory. Det är ett världsomspännande program för att övervaka långsiktiga ekosystemförändringar i Arktis. Forskare besöker utsedda “hot spots” år efter år. Dessa inkluderar Bering och Chukchi haven. En sådan hot spot ligger strax söder om St. Lawrence Island, där den djupkalla poolen normalt bildas.
J. Grebmeier et al/Oceanography 2018; T. Tibbits
Havsbottenmusslor här brukade ge en näringsrik, fet måltid för valrossar och sälar. Och glasögonejdrar (EYE-ders) — en sorts sjöanka — duvade efter blötdjuren. Fåglarna hade använt havsisen som en säker, stabil utskjutningsramp.
Men med tiden har dessa musslor gett vika för mindre hjärtliga marina maskar, säger Grebmeier. Matskiftet och förlusten av havsis är ett-två slag för fåglarna. I dag, säger hon, riskerar de att dö ut. “Det tar mindre energi att sitta på isen och livnära sig på underliggande byte än att simma”, säger hon. “Så påverkan på dessa organismer är dramatisk.”
Andra varelser i Arktis har också drabbats. Forskare har mätt en ökning av de små copepods som nykläckt sej äter. Men fetare och mer närande stora copepoder är på tillbakagång. Det är dåliga nyheter för unga fiskar som behöver de större copepoderna för att överleva vintern.
Dessa förändringar i bytesdjuren har haft kaskadeffekter på näringsväven. Till exempel har förändringar i lokaliseringen och typerna av fiskar inneburit undergång för tusentals sjöfåglar. Förra sommaren var det tredje året i rad att se en massiv sjöfågel dö ut, konstaterar Calvin Mordy. Han är biologisk oceanograf vid NOAA:s Pacific Marine Environmental Laboratory i Seattle. Särskilt anmärkningsvärt: Sjöfåglarna visade tecken på svält, inte sjukdom, rapporterade han vid AGU-mötet i december.
Känner värmen
Tidigare rekord tyder på att duon av vind och värme som ledde till förra vinterns rekord- låg Berings havsis var ovanlig. Frågan, säger Stabeno, är hur typiska dessa tillstånd kommer att vara i framtiden.
Satellitkartor över Berings hav från april 2013 till april 2018 visar avtagande istäcke. Förra året var Berings hav i princip isfritt.
Joshua Stevens/NASA Earth Observatory, National Snow and Ice Data Center
Arktis värms upp två gånger lika snabbt som resten av jorden. Den har en medeltemperatur på cirka 1,7 grader C (3 grader F) över det långsiktiga genomsnittet under 1981 till 2000. Det är enligt 2018 års Arctic Report Card. Det är NOAA:s årliga rapport om tillståndet i Arktis.
Faktum är att de fem åren sedan 2014 är de fem varmaste som forskare någonsin har mätt, säger Emily Osborne. Hon är huvudredaktör för 2018 års rapport och klimatforskare. Osborne arbetar för NOAA:s arktiska forskningsprogram i Silver Spring, Md.
Förra året var det näst varmaste året någonsin, toppade först 2016, säger hon. En synlig effekt av temperaturökningen är en kraftig minskning av havsisen sommar. De senaste 12 åren är de 12 lägsta någonsin.
Stigande luft- och havstemperaturer är inte de enda tecknen på förändring i Ishavet. Avrinning från lokala floder påverkar också. Ishavet är “det mest landdominerade havet i världen”, säger Karen Frey. Hon är polarforskare vid Clark University i Worcester, Massachusetts. “Det är en dumpningsplats för allt” från flodsediment till alger, tillägger hon. “Alla vägar leder till Arktis.”
Arctic överbelastning
Under 2018 var volymen vatten som släpptes ut från de åtta största floderna som mynnar ut i Ishavet cirka 20 procent högre än på 1980-talet. Piggen berodde på ett antal faktorer relaterade till den globala uppvärmningen. De inkluderade nedgången av permafrost och ökande nederbörd i Högarktis.
Allt det material som hällde ut i havet gav mer näringsämnen. Det, det varma vatten och mer solljus som skiner genom ytan ledde allt till större algblomningar, säger Frey. Några av dessa alger släpper ut gifter, men forskarna vet ännu inte hur giftiga de är. Algblomningen liknar den senaste tidens dödliga röda tidvatten längs Floridas kuster. Vissa alggifter dödar fiskar och kan orsaka hjärnskador hos människor.
Algblomning målar tjuktjerna (visas på den här satellitbilden) och Berings hav i grönt och blått nyanser. År 2018 störde saknad havsis i Berings hav med tidpunkten för algblomningen, som utgör basen för regionens näringsnät.
Norman Kuring/NASA:s Ocean Color Web
Fallen av paralytisk skaldjursförgiftning har sjudubblats i Alaska under de senaste 40 åren. Staten har nu en av de högsta förekomsterna av skaldjursförgiftning i världen. Och ökningen av skadliga algblomningar kan delvis vara ansvarig, säger Frey.
Frekvensen och antalet platser som påverkas av dessa skadliga alger har båda skjutit i höjden de senaste åren. Det har föranlett det första specialavsnittet om skadliga algblomningar i 2018 års arktiska rapportkort.
Bovarna kan vara alger som har ”funnits i många områden på låga nivåer som inte skulle vara skadlig. Men så fort du börjar värma havsvatten … och ta bort havsis, anpassar de sig, säger Frey. “Vi har precis börjat göra mätningar av skadliga algblomningar och börjar förstå hur dessa arter i Arktis reagerar på ljus. Det är en väldigt ny fråga som ännu inte har besvarats.”
En syn på framtiden
Frey besökte Beringshavet i juli förra året som en del av programmet Distributed Biological Observatory. Hon mätte hur mindre och tunnare havsis tillsammans förändrade hur mycket ljus som når under vattenytan. Mer ljus betyder mer algblomning. Även den tunnare isen kan ha stor inverkan på hur mycket ljus som kommer igenom, tycker hon.
Tunn is är ofta täckt av smältdammar. Dessa områden “är i princip takfönster” för vattnet nedanför, säger hon. Smältdammar på ytan av havsisen kan öka hur mycket ljus som når vattnet, vilket ger det från cirka 10 procent till så mycket som 60 eller till och med 70 procent. Frey rapporterade sitt teams resultat vid AGU-mötet i december.
Polarforskaren Karen Frey står på en smältdamm ovanpå isen i Chukchi Hav. Dessa områden fungerar som “takfönster” för att släppa igenom mer ljus till vattnet nedanför.
K. Frey/Clark University
Ökningen av blomningar var dramatisk under 2018, konstaterar Arctic Report Card. Mindre havsis och fler smältdammar gjorde att mer ljus nådde Arktis vatten tidigare under året. Det föranledde blomningar i norra Berings hav (även när söder blommade senare.)
De norra vattnen blommade så tidigt som i mars. De ser normalt blomningar i maj. Mängden algbiomassa i mars var cirka 275 procent högre än den genomsnittliga marsbiomassan för 2003 till 2017.
Forskare studerar fortfarande hur stor roll de skadliga blomningarna kan ha för sjöfåglars död. Bloom-relaterade gifter har kopplats till andra massdöd i vilda djur under de senaste åren. Djur inklusive valrossar, sälar och valar åt antagligen smutsiga fiskar och skaldjur, precis som människor gjorde, konstaterar Arctic Report Card.
”Historiskt sett borde vi inte se ett år till som [2018] ), sa Stabeno i december. Faktum är att “det vi såg i år förutspåddes hända 2050”, tillade hon. Så förra vintern, sa hon, “ger oss en bild av framtiden.” Och den där lågisframtiden verkar anlända snabbare än någon hade misstänkt.
Leave a Reply