Hoe het met de oceaan gaat? Daar moet de argo-boei een antwoord op geven

De te water lating van een argo-boei. Beeld Kim Fulton-Bennett.

Nog een week, en dan is de oceaan rond Antarctica weer iets minder ‘mare incognitum‘. Het Britse onderzoeksschip James Clark Ross, onderweg van Harwich naar de Falkland-eilanden, ­bereikt dan het gebied waar het zes gele buizen overboord moet zetten. 

In zijn kantoor op het Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) in Californië zal Ken Johnson korte tijd later de eerste metingen zien verschijnen. 

Van die buizen dobberen er al ruim drieduizend in de wereldzeeën. Argo-boeien heten ze, en ze leveren aan onderzoekers uit 27 landen, de deelnemers in het internationale Argo-­consortium, zowel de temperatuur als het zoutgehalte van het water waarin ze drijven. Maar de zes nieuwelingen maken deel uit van een elite: het zijn ‘biochemische Argo-boeien’, die behalve die twee basisgegevens ook ­onderzoeken hoe het met het leven in de ­oceaan is gesteld. Van deze nieuwe boeien heeft Johnson er nu 108 naar de wateren rond Antarctica laten brengen.

Tot hun komst was het bijna onmogelijk systematisch uit te vinden wat het leven doet in de Zuidelijke Oceaan, zegt Johnson, in zijn kantoor met uitzicht op de vissershaven van Moss Landing, waar het MBARI zijn eigen ­onderzoeksschepen heeft liggen.

Kieskeurig

Die schepen kunnen op elk gewenst moment uitvaren en monsters nemen of instrumenten uitzetten in de baai van Monterey of verderop in de Stille Oceaan. Maar bij Antarctica kunnen schepen in de winter niet komen. En ’s zomers is het er ook niet druk. “Voor de meeste locaties ben je al blij als er eens in de tien jaar een schip komt”, zegt Johnson. “We zijn niet kieskeurig met wie we om een lift vragen.”

Een alternatief voor metingen op locatie is er namelijk niet. De enige meting van ­biologische activiteit in de oceaan die wereldwijd gedaan kan worden, is het bepalen van de kleur van het water, vanuit een satelliet. “Maar dan moet er geen ijs liggen. En het moet onbewolkt zijn. Van enorme stukken van de oceaan krijg je één heldere opname per ­zomer.”

Geregeld staat onderzoeker Johnson daardoor met de mond vol tanden. “Je weet hoe dat gaat, je komt naast iemand te zitten in het vliegtuig, die vraagt wat je doet – nou, ik ben oceanograaf – en daarna komt dan steevast de vraag: hoe gáát het met de oceaan? Tja, dat ­weten we dus eigenlijk niet.”

Sensoren

Dat gat beginnen de Argo-boeien langzaam maar zeker te vullen. Johnson en zijn collega’s rusten elk jaar dertig tot veertig van de standaardmeetboeien uit met de extra chemische en fysische sensoren, die kunnen vertellen wat plankton in de oceaan ter beschikking staat en wat het produceert: nitraat, zuurgraad, licht, zuurstof, hoeveelheid chlorofyl en de dichtheid aan microscopisch kleine deeltjes.

En dat over een kolom water van twee kilometer hoog. Want terwijl ze meedobberen op de zeestromen, regelen Argo-boeien hun drijfvermogen zodat ze telkens opnieuw zinken tot tweeduizend meter diepte en dan langzaam stijgend registreren hoe al die meetwaarden veranderen. Aan het eind van zo’n cyclus komt de top boven het water uit en worden de gegevens via een satellietnetwerk naar een ­datacentrum gezonden, inclusief de met GPS gemeten positie waar de boei opdook.

Het gevaarte wordt aan boord geladen. Beeld Todd Walsh (c) 2012 MBARI

Op de website van het Argo-consortium zijn ze stuk voor stuk en van dag tot dag te volgen. Tenzij er ijs ligt natuurlijk. Dan blijven ze ­onder water. “Zeewater bevriest bij -1,8 graden Celsius”, zegt Johnson. “Als de Argo water ­tegenkomt dat kouder is dan -1,75, gaat hij ­ervan uit dat er ijs ligt en duikt hij weer naar tweeduizend meter. Dat gaat de hele winter zo door, en pas als het ijs weg is, worden alsnog ­alle data verzonden.

“Wat we dan niet weten is waar hij precies was op het moment dat al die metingen werden gedaan. Dat moeten we dan gokken, langs een rechte lijn van de laatste positie voor de winter tot de eerste erna. Maar gelukkig gaan sterke stroming en ijsvorming niet samen, dus dat is geen groot probleem.”

Opwarming

Na drie jaar meten met steeds meer Argo-boeien begint er een beeld te ontstaan van de Zuidelijke Oceaan in de winter. Een verrassend beeld, en voor het klimaat zorgwekkend. Want de metingen zaaien twijfel over de rol van de wateren rond Antarctica als rem op de opwarming van de aarde.

Johnson: “De boeien meten de zuurgraad en daaruit kunnen we opmaken hoeveel CO2 er in het water is opgelost. We weten ook ­hoeveel er in de atmosfeer zit, en uit die twee concentraties samen kun je uitrekenen of er CO2 van de atmosfeer naar het water zal gaan, of omgekeerd.

“We weten dat de oceaan als geheel enorme hoeveelheden CO2 opneemt, een kwart van de hoeveelheid fossiele brandstoffen die elk jaar verbrand wordt. En op basis van metingen die schepen in de Zuidelijke Oceaan in de zomer hadden gedaan, en de computermodellen van het klimaat, dachten we dat de Zuidelijke ­Oceaan daar flink aan bijdroeg. Een petagram per jaar zou daar worden opgenomen, dat is de uitstoot van de hele EU.”

Maar dat was tot er voldoende Argo-boeien in die oceaan dreven om zowel de zomer als de winter in beeld te krijgen. In de winter blijkt er juist CO2 vanuit het water naar de lucht te ­ontsnappen. “Als je alle metingen combineert, dan is de bijdrage van de Zuidelijke Oceaan over het hele jaar ongeveer nul.”

Boekhouding

Hoe dat resultaat, afgelopen augustus gepubliceerd in het vakblad Geophysical Review ­Letters, geïnterpreteerd moet worden, daarover wordt nog flink gediscussieerd. De Argo-boeien met biochemische sensoren drijven immers nog maar een paar jaar rond Antarctica. En dat is maar kort, als het om klimaat gaat. Was de bijdrage nooit zo groot als gedacht? Of was hij er tot voor kort, maar viel de komst van de ­Argo-boeien samen met het wegvallen van de netto CO2-opname?

In het eerste scenario moet de CO2-boekhouding van de aarde flink worden bijgesteld, zegt Johnson. Daarin werd immers het CO2-gehalte in de atmosfeer verklaard uit uitstoot en opname, en dat leek allemaal te kloppen. “Er moeten dan andere gebieden zijn die juist meer CO2 opnemen dan we dachten, gebieden waarvan we dat niet wisten omdat we er ook maar weinig metingen van hebben. En die ­gebieden zijn er: de zuidelijke Stille Oceaan heeft nog minder Argo-boeien – daar varen ­helemaal geen schepen naartoe, je kunt er nauwelijks komen.”

Het andere scenario is, dat het een recente ontwikkeling is dat de CO2-opname in de ­Zuidelijke Oceaan zo weinig voorstelt. Johnson: “Dat zou kunnen kloppen met het gegeven dat we de laatste jaren een wat ­snellere toename van CO2 in de atmosfeer ­meten.”

El Niño

In dat geval is er nog wel een geruststellende verklaring beschikbaar: dat El Niño een rol speelt, de klimaatuitschieter die eens in de paar jaar zorgt voor warmer water rond de ­evenaar in de oostelijke Stille Oceaan, met ­wereldwijde gevolgen voor het weer. “We ­hebben een rare El Niño gehad, het heeft in

de Zuidelijke Oceaan de laatste jaren harder ­gewaaid dan anders”, zegt Johnson. “En het is ook warmer geweest dan normaal. Dus ­misschien was dit net zoiets als dat je weleens een extra koude winter hebt.”

Maar voor hetzelfde geld is de verandering in de CO2-opname blijvend. Johnson: ­“Misschien is de Zuidelijke Oceaan wel aan het stoppen met CO2 opnemen. Dat zou slecht nieuws zijn voor de planeet – alsof we eventjes een hele EU aan de CO2-productie hebben ­toegevoegd.”

Algenbloei giftig door metalen van de bodem

Dat Argo-boeien passief meedobberen met de zeestromen lijkt lastig, omdat de metingen telkens van een andere plaats komen. Maar het kan ook een voordeel zijn, omdat bijvoorbeeld een plaatselijke concentratie van plankton dezelfde kant opdrijft, en de meetboeien daarvan de ontwikkeling in de tijd kunnen volgen.

Die aanpak heeft John Ryan van het Monterey Bay Aquarium Research Institute op kleinere schaal toegepast bij het onderzoeken van algenbloei in de baai bij het instituut. Die algen zijn vaak giftig, in eerste instantie voor de vissen die ze eten en daarna hogerop in de voedselketen voor roofvissen, zeehonden, zeeleeuwen en dolfijnen die in de baai voorkomen, en mensen.

Het onderzoek

Concentraties algen werden op de voet gevolgd door autonoom opererende onderzeeërs, zoals de Dorado, een soort torpedo met meetinstrumenten aan boord en een installatie die water voor monsters kan aanzuigen. Een computer die metingen met ruimtelijk inzicht interpreteert, bestuurt die torpedo.

Ryan is aan de Dorado verknocht: “We kunnen hem trainen om met zijn sensors te beslissen: ik weet waarnaar ze zoeken, als ik iets zie wat erop lijkt, ga ik terug om een monster te halen.”

De onderzoeker zette de Dorado en een zustervaartuig, de Thetys, in om samen twee etmalen lang een wolk van algenbloei te volgen. Daarbij bleef de Dorado er zoveel mogelijk binnen, voortdurend monsters nemend, terwijl de Thetys eromheen voer en de wolkomtrek in kaart bracht.

Domoïnezuur

Ryan wilde weten waardoor algenbloei de ene keer veel schadelijker is dan de andere keer. Dankzij de onderzeeërs werd ontdekt dat het afhangt van voedingsstoffen die de algen toegevoerd krijgen. “Uit onze waarnemingen bleek dat stroming van het water sediment omhoogbracht, naar het niveau waar het plankton groeit”, zegt Ryan. “In dat sediment zit een beetje metaal en daarop reageert het plankton met de aanmaak van domoïnezuur. Het gebruikt dat om koper onschadelijk te maken, en om ijzer dat het wil gebruiken, vast te houden. Het is nuttig voor ze, maar dat zuur maakt de algen wel giftig.”

Lees ook: Klimaatverandering bedreigt de diepzee

De bodembewoners en diepzeedieren in de oceanen gaan een ongewisse toekomst tegemoet. Nieuw onderzoek toont aan dat de helft van al het voedsel in de diepzee tegen het jaar 2100 kan zijn afgestorven door klimaatverandering en menselijk toedoen.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2019 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden