Gäster: Bengt Karlsson, Jenny Hieronymus och Anna Willstrand Wranne
Programledare: Olivia Larsson

[Musik]

Olivia Larsson: Övergödning, försurning och föroreningar är bara några av de hot som finns mot arterna i havet. Samtidigt pågår en klimatförändring, som med varmare temperatur, förändrade havsströmmar och stigande havsnivåer, både ser ut att förvärra flera av de redan befintliga problemen men också skapa nya. I SMHIs poddserie Havet i förändring så får du möta forskare och experter som arbetar med att ta reda på hur havet egentligen mår och vilka framtida utmaningar som finns.

[Musik]

Olivia: Hej och välkomna till SMHI-podden, jag som programleder heter Olivia Larsson och är klimatvetare och jobbar med kommunikation på SMHI. I dagens avsnitt ska vi prata koldioxid och hav, och det är främst två saker vi kommer att gå igenom: det första är havets mycket viktiga roll som en kolsänka - det är faktiskt så att havet hittills har tagit upp över en tredjedel av den koldioxid som människan släppt ut, vilket har bidragit till att hålla nere den potentiella uppvärmningen. Det andra vi ska prata om, det är hur det här upptaget av koldioxid gör att havet försuras och hur havets pH då sjunker – och pH är ju ett mått på hur något är surt eller basiskt.

Och när pH i havet sjunker så påverkas många av de arterna som lever i havet. Och för de som lyssnade på ett tidigare avsnitt, om invasiva arter, då hörde ni när jag träffade Björn Källström på Göteborgs marinbiologiska laboratorium. Då passade jag också på att fråga honom om hur arterna i havet påverkas av försurningen.

Björn: Havsförsurning gör att koraller till exempel som binder in kalcium från vattnet för att kunna bygga sina skelett eller strukturer inte kan binda in kalcium. Så havsförsurningen gör att korallerna inte kan växa till längre, och det är ju samma med kräftdjur och andra blötdjur som musslor och sånt där, sådana djur som använder kalcium från havsvattnet, många av dem får väldiga problem att bygga sina skal eller strukturer.

Olivia: Alltså för att de här löses upp när det blir surare?

Björn: Dels löses de upp, men innan dess, är det också att de kemiska egenskaperna i vattnet ändras, så den formen som kalcium är för att korallerna ska kunna ta upp dem ändras, och då kan de inte ta upp det. Men sen så småningom så har man också visat att till slut så börjar korallerna att lösa upp sig bara av att pH-värdet sjunker, så det är verkligen en allvarlig sak. Man kan ju inte försöka att hantera hela havet genom att försöka höja pH-värdet, på 70-talet och 80-talet tror jag det var, då kalkade vi ju sjöar här i Sverige för att de blev försurade och det kunde man ju hålla uppe mer som livsupprätthållande åtgärd. Men havet går ju inte att kalka, det enda som hjälper, och så är det ju generellt med allt som har med klimatförändringarna att göra, det är ju att man slutar att släppa ut fossil koldioxid.

Olivia: Har man kunnat se den här effekten på de svenska korallereven?

Björn: Ja, precis som du säger så har vi faktiskt korallrev i Sverige också, de är ju samma sorts koraller som de tropiska korallerna som många kanske sett om man varit och snorklat på varmare breddgrader. Samma sorts koraller har vi faktiskt i Sverige, men de lever längre ned, så det är djuphavskoraller, de lever i Kosterfjorden utanför Strömstad på 100 meters djup ungefär och djupare. Och de drabbas ju av havsförsurning, och det har man kunnat visa i laboratorieförsök att även de påverkas av när pH-värdet sjunker.

[Musik]

Olivia: Stackars skalbyggande arter! Och det här med försurningsproblematiken innebär alltså att havet är dubbelt drabbat av den koldioxid som vi släpper ut, och man brukar därför ibland kalla försurningen för uppvärmningens tvilling. Men hur kommer då ens koldioxid ner till havet? Och varför gör koldioxiden att havet försuras? För att svara på sådana frågor så har vi med oss Jenny Hieronymus som är oceanografisk forskare på SMHI och som har en doktorsexamen i oceanografi.

Välkommen hit Jenny!

Jenny: Tack så mycket!

Olivia: Och du ska ju få berätta om hur det går till när havet försuras. Och jag tänker att vi tar det från början, de flesta känner ju till hur människan släpper ut koldioxid i atmosfären främst genom att vi förbränner fossila bränslen. Men hur hamnar koldioxid från atmosfären i havet?

Jenny: Ja, alltså när koldioxidtrycket i atmosfären är högre än koldioxidtrycket i ytvattnet så sker alltså ett flöde av koldioxid från atmosfären till havet ända tills trycket på båda sidor är lika stort då.

Olivia: Och det är ju en grej som hela tiden sker i naturen, strävan efter jämvikt och balans. Så när koldioxidkoncentrationen i atmosfären ökar så ökar också trycket jämfört med det i havets yta och då sker det här gasutbytet. Men vad i det här det som gör att havet blir surt?

Jenny: Alltså när koldioxid löses i vatten så stannar det inte bara som löst koldioxid utan det blir också till kolsyra, och vätekarbonatjoner, och karbonatjoner och också vätejoner. Och det är just ökningen av vätejoner som ger försurningen, fler vätejoner ger ett lägre pH.

Olivia: Mm, och pH är ju då ett mått på vätejoner i en lösning.

Jenny: Precis, precis.

[Musik]

Olivia: Och när koldioxiden finns i havet så är det framförallt växtplanktonen som binder det till organiskt material genom fotosyntes. Alltså som gör att koldioxiden blir till något som man kan ta på något arter kan äta. Kan tas upp av växtplankton och föras in i ekosystemet. Och en som är expert på det här är SMHIs egna växtplanktonforskare, Bengt Karlson, som är doktor i marin botanik, som jag har träffat.

Bengt: Växtplankton - det kallar man dom små växter som svävar runt i vattnet - så de är ju havets gräs, havets skogar och havets ängar - så att det är liksom grunden då för det marina ekosystemet. Alltså växtplankton äts av djurplankton som sin tur äts av fiskar och kanske hajar eller valar och människor slutändan. Det är ju förstås även andra filtrerande organismer till exempel musslor som lever av växtplankton.

Olivia: Och vad är koldioxidens roll här?

Bengt: Jo, för att växa till så behöver ju växtplankton inte bara ljus och näringsämnen, utan även koldioxid för att de ska bygga upp sin biomassa så att de ska bli större eller fler. Och koldioxid det kommer bland annat då från luften, och luften där till för ju människan då koldioxid genom förbränning av fossila bränslen, kol, olja, gas och så vidare. Och en del av den här koldioxiden hamnar ju i havet, den löses i havet, och där kan ju då växtplanktonen använda koldioxid för sin tillväxt. Men det finns ju också koldioxid helt naturligt i havet, så att när djurplankton och annat som har ramlat ner på botten bryts ned av bakterier så kommer det ut koldioxid i vattenmassan på det sättet. Men den här normala cyklen då, att växtplankton växer till, någon äter växtplanktonen, så småningom så bryts det organiska materialet ner och det kommer ut ny koldioxid, det har ju blivit och ruckat på här i och med att vi tillför så mycket koldioxid från fossila bränslen.

Olivia: Och hur visar sig det, alltså att systemet har blivit ruckat på?

Bengt: Ute i öppna oceanerna har man mätt koldioxid och pH under väldigt lång tid, framförallt i mitten på Atlanten nära Bermuda och i Stilla havet nära Hawaii, och det är där man har sett de här att pH-värdena, att havet försuras, alltså i väldigt långa tidsserier. Det ser man även på andra platser, men det är lite svårare att detektera då vid Sveriges kuster, för här har man ganska stor variation då i pH-värdet under året, och även på grund av att tillrinning från land då, att det kommer olika floder och älvar.

Olivia: Och vi kommer prata mer om det längre fram i avsnittet, om varför det är så svårt att se en trend i havet runt Sverige, men först, årstidsvariationerna. Hur påverkar det pH i havet?

Bengt: Vid svenska kusten så har man en väldigt stark årscykel när det gäller produktionen av växtplankton, under vintern är det för mörkt i våra vatten, så då tillväxer de ingenting. Men sen under våren då när när solen kommer, då får vi någonting i havet och det kiselger och andra plankton de tillväxter för fullt och de förbrukar ju då koldioxid och då stiger ju faktiskt pH-värdet. Senare under året så kan det sjunka igen då, så man har en årscykel i pH koncentrationer då eller i havets surhetsgrad i kustvatten då som man inte har på samma sätt ute i havet och öppna oceanerna.

Olivia: Så det är tydligt i den här årscykeln att växtplanktonen behöver solljus, men en annan grej som också behövs i fotosyntesen är ju också koldioxid. Skulle man kunna säga att växtplanktonen gynnas av att det liksom blir mer koldioxid från de mänskliga utsläppen?

Bengt: Generellt sett kan man nog inte säga det, vissa växtplankton har ju såna här skal av kalk, kalsium karbonat, och rent teoretiskt sett så missgynnas ju de om havet försuras. Men å andra sidan så kan man ju säga att rent teoretiskt så om det finns mer koldioxid i havet så skulle växtplankton att kunna växa fortare men det är inte koldioxiden som begränsar tillväxten för växtplankton utan det är nästan alltid ljus och tillgångar på näringsämnen.

Olivia: Men kan man på något sätt använda havens egenskap att ta upp den koldioxiden som människan har släppt ut i atmosfären. Jag tänker att typ på land så pratar man ofta om projekt som att man kan odla mer skog, finns det något sådant som man kan göra i havet?

Bengt: Det här var ett forskningsområde för flera decennier sedan, då det kom upp förslag på att man skulle tillföra järn, järn är alltså begränsande för växtplanktons tillväxt i södra oceanen, alltså haven runt Antarktis, och även på några andra ställen runt om i världshaven. Och då tänkte man att om vi tillför lite järn så växer växtplanktonen mer, och om då de här växtplanktonen sjunker ner till botten så får vi bort en del kol ur kolcykeln i havet. Så det har faktiskt gjorts forskning runt det här, i princip har man upphört med de här försöken och lagt de här idéerna på hyllan för att konsekvenserna för de marina ekosystemen är i stort sett okända och antagligen så försvinner då inte det här kolet ur systemet som man tänkte sig - att det skulle sjunka ner till botten. Så just nu är den frågan inte så aktuell, men det finns säkert några som är intresserad av ingenjörslösningar för de här problemen som diskuterar det fortfarande, själv tycker jag att man ska lösa problemet från källan, alltså minska utsläppen av fossila bränslen i stället för att ge sig på symptomen, men kanske vi behöver göra både och.

[Musik]

Olivia: Nu har vi gått igenom kolcykeln i havet, koldioxidutbytet mellan hav och atmosfär och hur koldioxiden kan omvandlas till organiskt material av bland annat växtplankton i havet. Och Bengt Karlson berättade om att det var svårare att se en trend av pH-sänkning i kustområdena runt Sverige, och vi ska fördjupa oss ännu mer i den här variationen som finns globalt. Och nu är vi tillbaka med Jenny Hieronymus i studion, och du ska få berätta om varför koncentrationen av koldioxid ser olika ut globalt.

Jenny: Jo, det är ju så här att vid ytan så bildas ju organiskt material genom fotosyntes, och sen sjunker då det organiska materialet genom vattenpelaren där det så småningom bryts ned då och blir till koldioxid igen - och denna transport då av koldioxid från lägre tryck vid ytan till högre tryck djupare ned - det kallas för den biologiska pumpen.

Olivia: Så det betyder att på botten så är koldioxidkoncentrationen högre?

Jenny: Än vid ytan, precis. Och det gör ju då också att på ställen där vi har uppvällningsområden - alltså där djupvatten kommer upp till ytan - där kan vi få ett högre koldioxidtryck än atmosfären, så havet kan då avge koldioxid.

Olivia: Så då blir det liksom tvärtom, att på de här platserna på jorden - där det kommer upp djupvatten - där avger havet i stället koldioxid?

Jenny: Precis…

Olivia: För det är alltid den här jämvikten som försöker skapas… Men är det något mer än det som gör att koldioxidupptaget kan se olika ut globalt?

Jenny: Jo, men det är ju också så att vattentemperaturen spelar in. Så när vatten då transporteras från kallare till varmare platser så avges också koldioxid, för kallt vatten kan hålla mer koldioxid än varmt vatten. Så när vatten värms upp så avges koldioxid, och när vatten kyls ned så tas koldioxid upp. Och Golfströmmen är ett sådant exempel, där vi har varmare vatten som transporteras till kyliga breddgrader, vilket leder till ett ökat koldioxidupptag.

Olivia: Så kan man säga att områdena kring polerna tar upp mer koldioxid?

Jenny: Precis, det är kallare vatten, det kan då alltså hålla mer koldioxid.

Olivia: Men om det är så här då, att kallare havsvatten tar upp mer koldioxid, vad händer då när vi har en global uppvärmning?

Jenny: Mm, uppvärmningen i sig får ju en viss effekt, för varmare vatten kan ju då hålla mindre koldioxid. Men det blir faktiskt en större indirekt effekt av att det blir en ökad skiktning som blir resultatet av den ökade temperaturen. Det blir helt enkelt en större skillnad mellan det kallare djupvattnet och det varmare ytvattnet, vilket gör att blandningen däremellan blir mindre effektiv, vilket gör att näringsämnen som det finns mycket av i djupvattnet de kommer liksom inte upp till ytvattnet i samma omfattning, och detta i sin tur bidrar då till att planktonen som tar upp koldioxid via fotosyntes, de får helt enkelt mindre att livnära sig på.

Olivia: Och då, vad händer då?

Jenny: Då blir det helt enkelt mindre plankton.

Olivia: Och blir det då mindre koldioxidupptag?

Jenny: Ja, och sen var det egentligen en sak till som jag skulle säga…

Olivia: Aa, säg det.

Jenny: Och den större skiktningen ger också en minskad transport av
alkalinitet från djuphavet upp till ytan.

Olivia: Aa, och alkalinitet är det vi ska prata om nu.

Jenny: Precis, och den minskade transporten av alkalinitet till ytan, det gör också att det reducerar vattnets förmåga att ta upp just koldioxid.

Olivia: Och nu kanske någon undrar vad är alkalinitet? Och jag har skrivit upp det här för jag ska försöka att förklara det, och det här kommer att bli det absolut svåraste i det här avsnittet, så du som lyssnar får lyssna noga nu. Man får typ sluta diska om man håller på med det. Så för repetition: När havet tar upp koldioxid från atmosfären så omvandlas det till kolsyra, som omvandlas till vätekarbonatjoner och vätejoner. Vi pratade om pH förut, och det är en skala som beskriver om något är surt eller basiskt, och skalan är ett mått på vätejonerna i en lösning. Alkaliniteten, som jag sa var det svåraste att förstå i det här avsnittet… det är ett mått på hur vattnet tål ett tillskott av vätejoner, utan att reagera med en kraftig pH-sänkning.

Jenny: Ja men precis, alltså alkaliniteten motverkar att pH sjunker mycket. Och alkaliniteten är också anledningen till att havet kan ta upp så mycket koldioxid som det gör, för utan alkalinitet i vattnet skulle väldigt lite koldioxid kunna lösas i vattnet.

Olivia: Och den här alkaliniteten då, den ser ju olika ut beroende på vart i världshaven som man kollar och om vi kollar på just Östersjön så är det lite speciellt där, vill du beskriva situationen?

Jenny: Det är ju ett hav som är väldigt påverkat av avrinningen från land. Och det är ju också så att försurningen som resulterar från våra koldioxidutsläpp, på vissa platser har begränsats av tillrinningen av alkalinitet. Den här ökande tillrinningen är ju då antagligen ett resultat då från att vi har fått mer vittring eller från att vi människor har kalkat åkrar och sjöar, vilket gör att Östersjön har fått mer alkalinitet till sig.

Olivia: Det rinner alltså ut från land? Den här alkaliniteten och då förmågan att stå emot pH-sänkning.

Jenny: Mm.

[Musik]

Olivia: Och vi har faktiskt en gäst till i det här avsnittet, det är Anna Willstrand Wranne, kemist på SMHI. Och du är med via länk! Hej Anna!

Anna: Hej!

Olivia: Vi ska prata lite om mätning av försurning, för du jobbar ju med det på SMHI. Vill du beskriva hur de här mätningarna går till?

Anna: Absolut, när man mäter försurning så mäter man fyra olika parametrar som ingår i karbonatsystemet, och det är ju då, pH, koldioxid, alkalinitet och löst organiskt kol. Och på SMHI mäter vi tre av de här, vi mäter pH, koldioxid och alkalinitet.

Olivia: Du sa att alla de här parametrarna ingår i karbonatsystemet, vad är karbonatsystemet för något?

Anna: Ja, karbonatsystemet beskriver kolets cykel i havet, och det kan vi beskriva förenklat med de här parametrarna.

Olivia: Men de här parametrarna då som du sa att SMHI mäter, koldioxid, pH och alkalinitet - som då är den här buffertkapaciteten för att stå emot pH-sänkning, dom parametrarna beskriver då alltså kolets kretslopp i havet och därigenom försurning. Men hur går ni tillväga när ni mäter det här? Jag har i ett tidigare avsnitt varit på besök på forskningsfartyget Svea som är ute varje månad och mäter, är Svea något som används för att mäta försurningen också?

Anna: Ja, vi mäter ett par av de här parametrarna på Svea, under de här månatliga mätningarna så mäter vi pH och alkalinitet. Från vattenprover som vi tar från ytan till botten. Vi mäter också koldioxid och pH med vår ferrybox - det är den som mäter under tiden som Svea rör sig i ytvattnet. Men sedan har SMHI även en sådan här ferrybox på ett kommersiellt lastfartyg, som heter Tavastland och går i Östersjön och som mäter salthalt, temperatur och koldioxid.

Olivia: Så det här fartyget går alltså hela tiden i Östersjön?

Anna: Precis, det här fartyget hade en rutt som går från norra Finland i Bottenviken till norra Tyskland, vilket täcker stora delar av vårt svenska vatten.

Olivia: Och i det här avsnittet då, då har ju vi lärt oss att det är svårare att se en trend i Östersjön än i till exempel öppna Stilla havet när det gäller pH. Och Bengt var inne på det att det är stora säsongsvariationer när det gäller koldioxid och Jenny var inne på det med alkaliniteten i Östersjön. Men när ni har mätt pH, vad är det som ni har sett?

Anna: Det har gjorts en studie på data från tidigt 90-tal till 2010 tror jag att det var. Och där ser man en svag trend av att pH sjunker.

Olivia: Alltså en svag trend av att det blir surare.

Anna: Precis, och sen då har SMHI använt sig av en metod som inte har varit helt lämpad för havsvatten, vilket gör att vi har svårare att se den här trenden på äldre data. Men att nu har vi börjat titta på och använda en metod som då kan mäta pH på ett bättre sätt, och där vi då på ett bättre sätt kan se en förändring i pH.

Olivia: Och det handlar alltså om att det varit teknisk utveckling när det gäller de här mätinstrumenten?

Anna: Ja, det har ju varit stort fokus på försurning och de här karbonatparametrarna under de senaste åren, och det har kommit nya instrument som då lämpar sig till den typ av mätning som SMHI håller på med.

Olivia: Men eftersom det då är så mycket svårare att se en trend av sjunkande pH i Östersjön än i Stilla havet, kan man då säga att Östersjön är mindre påverkad av det här?

Anna: Nej, jag tycker inte det, för Östersjön påverkas ju i allra högsta grad av alla de här fyra parametrarna, så vi har en problematik som mest kanske syns i de andra parametrarna än pH.

Olivia: Men påverkar förändringen i de andra parametrarna ekosystemet?

Anna: Ja, det gör den!

Olivia: Hur då?

Anna: Alltså även om du inte blir mycket surare i havet så får du högre alkalinitet och du får förändrade halter av löst organiskt kol. Och alla de här förändringarna kommer ju leda till någon sorts förändring för ekosystemet så det kommer ju leda till förändringar för ekosystemet och fisk och plankton.

Olivia: Det är som vi har kommit in på flera gånger tidigare, att liksom ekosystemen är anpassade sig till en viss typ av havsmiljö och när den förändras snabbt så blir det svårt för arter att anpassa sig.

Anna: Precis, precis. Ja, och det kan ju vara så att arterna anpassar sig under en lång tid och då ändå klarar en förändring av alkalinitet till exempel, eller en förändring i koldioxid, men det är en förändring som först kommer att vara svår för arterna.

Olivia: Så arterna i havet påverkas på olika sätt av att det blir mer koldioxid i havet från våra koldioxidutsläpp. Det var egentligen alla mina frågor, men det är verkligen ett svårt ämne…. (skratt)

Anna: Ja (skratt), jag kan tänka mig det, vi pratade om det här på lunchen idag och vi konstaterade att både pH och alkalinitet är sådana saker som bara blir svårare, alltså ju mer man läser och lär sig - desto mer komplext blir det. Det är svårt.

[Musik]

Olivia: Den stora frågan, som vi alla tänker på nu… kanske… är ju, kommer havet att kunna fortsätta att ta upp den koldioxid som vi fortsätter att släppa ut på samma sätt i framtiden? Jenny?
Jenny: Alltså havets förmåga att ta upp koldioxid minskar, både då för att havet blir varmare men också på grund av den koldioxid som vi redan har stoppat ned i havet. Men sen kommer ju havet att fortsätta att vara en stor sänka för koldioxid, och så kommer det ju att vara fortsättningsvis också. Men de värsta projektionerna visar att pH kommer att minska till kanske 7,8 i medeltal.

Olivia: Och vad ligger det på idag?

Jenny: 8,1

Olivia: Och då får vi komma ihåg det här att skalan är logaritmisk.

Jenny: Ja, att det är 7,8 är en mycket stor minskning.

Olivia: Så en stor minskning, och då en stor förändring, och precis som alla andra stora förändringar som klimatförändringen leder till så behöver vi ju veta om dem för att vi ska kunna anpassa oss till dem. Nu är det ju tyvärr så att alla arter kanske inte kan anpassa sig till en stor pH-sänkning, men det är ju ändå viktigt att vi förstår pH-förändringen för att vi ska kunna agera. Och ett verktyg för att kunna förstå hur havet kan förändras i framtiden är SMHIs klimatscenariotjänst. Man kan där kolla på hur havet förväntas att förändras i framtiden, och en grej som man snart kan komma att kolla på där är förändringen i pH. För det håller du på att lägga in just nu, men varför skulle du säga att det är viktigt att vi vet om hur pH förändras?

Jenny: Alltså, det är ju jätteviktigt att hålla koll på försurningen för de organismer som lever i havet och ekosystemet. Men sedan är ju kolsystemet överlag otroligt viktigt att försöka modellera på ett korrekt sätt med tanke på dess stora roll när det gäller att absorbera de mänskliga utsläppen koldioxidutsläppen.

[Musik]

Olivia: Det var allting för det här avsnittet, vill man läsa mer om någonting så finns det flera länkar till beskrivningen av det här avsnittet. Gäster i dagens avsnitt har varit marinbiolog Björn Källström (Göteborgs marinbiologiska laboratorium), Jenny Hieronymus oceanografisk forskare på SMHI, Anna Willstrand Wranne som är kemist på SMHI och Bengt Karlson forskare inom oceanografi på SMHI.