น้ำแข็งขั้วโลกเหนือ

ทีมงานซึ่งรวมถึงผู้เชี่ยวชาญด้านเคมีทางทะเลของมหาวิทยาลัยเดลาแวร์ Wei-Jun Cai ยังได้ระบุความสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งระหว่างอัตราการเร่งของน้ำแข็งละลายในภูมิภาคและอัตราการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทร ซึ่งเป็นส่วนผสมที่เป็นอันตรายที่คุกคามความอยู่รอดของพืช หอย แนวปะการังและสิ่งมีชีวิตในทะเลอื่นๆ และกระบวนการทางชีววิทยาทั่วทั้งระบบนิเวศของโลก การศึกษาใหม่ซึ่งเผยแพร่ในวันพฤหัสบดีที่ 30 กันยายนใน วารสาร Scienceซึ่งเป็นวารสารหลักของ American Association for the Advancement of Science เป็นการวิเคราะห์ครั้งแรกของการทำให้เป็นกรดในอาร์กติกซึ่งรวมข้อมูลจากกว่าสองทศวรรษซึ่งครอบคลุมช่วงเวลาตั้งแต่ปี 1994 ถึง 2020 . นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าภายในปี 2050 หากไม่เร็วกว่านี้ ทะเลน้ำแข็งในอาร์กติกจะไม่รอดจากฤดูร้อนที่อุ่นขึ้นอีกต่อไป ผลจากการถอยร่นของน้ำแข็งในทะเลในแต่ละฤดูร้อน เคมีของมหาสมุทรจะมีสภาพเป็นกรดมากขึ้น โดยไม่มีน้ำแข็งปกคลุมตลอดเวลาเพื่อชะลอหรือบรรเทาการรุกคืบ นั่นสร้างปัญหาที่คุกคามชีวิตให้กับประชากรสัตว์ทะเล พืช และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่หลากหลายซึ่งต้องอาศัยมหาสมุทรที่สมบูรณ์เพื่อความอยู่รอด ตัวอย่างเช่น ปูอาศัยอยู่ในกระดองแข็งที่สร้างจากแคลเซียมคาร์บอเนตที่แพร่หลายในน้ำทะเล หมีขั้วโลกอาศัยประชากรปลาที่แข็งแรงเป็นอาหาร ปลาและนกทะเลอาศัยแพลงก์ตอนและพืช และอาหารทะเลก็เป็นองค์ประกอบหลักในอาหารของมนุษย์ นั่นทำให้ความเป็นกรดของน้ำที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้เป็นเรื่องใหญ่สำหรับชาวโลกจำนวนมาก ขั้นแรก หลักสูตรทบทวนอย่างรวดเร็วเกี่ยวกับระดับค่า pH ซึ่งบ่งชี้ว่าของเหลวนั้นมีค่าเป็นกรดหรือด่างเพียงใด ของเหลวใดๆ ที่มีน้ำสามารถจำแนกตามระดับ pH ซึ่งมีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 14 โดยน้ำบริสุทธิ์ถือเป็นกลางที่มีค่า pH 7 ระดับที่ต่ำกว่า 7 ทุกระดับจะเป็นกรด ทุกระดับที่มากกว่า 7 จะเป็นด่างหรือเบส แต่ละขั้นตอนทั้งหมดแสดงถึงความแตกต่างสิบเท่าของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน ตัวอย่างในด้านที่เป็นกรด ได้แก่ กรดแบตเตอรี่ซึ่งตรวจสอบได้ที่ค่า pH 0, กรดในกระเพาะอาหาร (1), กาแฟดำ (5) และนม (6.5) การเอียงไปทางพื้นฐาน ได้แก่ เลือด (7.4) เบกกิ้งโซดา (9.5) แอมโมเนีย (11) และน้ำยาล้างท่อระบายน้ำ (14) โดยปกติน้ำทะเลจะมีสภาพเป็นด่าง โดยมีค่า pH ประมาณ 8.1 Cai ศาสตราจารย์ Mary AS Lighthipe จาก School of Marine Science and Policy ใน UD's College of Earth, Ocean and Environment ได้เผยแพร่งานวิจัยที่สำคัญเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมหาสมุทรของโลก และในเดือนนี้เสร็จสิ้นการล่องเรือจาก Nova Scotia ไปยัง Florida ซึ่งให้บริการ ในฐานะหัวหน้านักวิทยาศาสตร์จาก 27 คนบนเรือวิจัย งานนี้ได้รับการสนับสนุนจาก National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) รวมถึงพื้นที่การศึกษา 4 แห่ง ได้แก่ ชายฝั่งตะวันออก อ่าวเม็กซิโก ชายฝั่งแปซิฟิก และภูมิภาคอะแลสกา/อาร์กติก น้ำแข็ง การศึกษาใหม่ในสาขาวิทยาศาสตร์ ได้แก่ Zhangxian Ouyang นักวิจัยหลังปริญญาเอกของ UD ซึ่งเข้าร่วมในการเดินทางล่าสุดเพื่อรวบรวมข้อมูลในทะเล Chukchi และแอ่งน้ำแคนาดาในมหาสมุทรอาร์กติก ผู้เขียนคนแรกในสิ่งพิมพ์คือ Di Qi ซึ่งทำงานร่วมกับสถาบันวิจัยของจีนใน Xiamen และ Qingdao นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์จากซีแอตเติล สวีเดน รัสเซีย และศูนย์วิจัยอีก 6 แห่งของจีนยังร่วมมือในเอกสารเผยแพร่นี้ด้วย “คุณไปคนเดียวไม่ได้” Cai กล่าว "ความร่วมมือระหว่างประเทศนี้มีความสำคัญมากในการรวบรวมข้อมูลระยะยาวในพื้นที่ขนาดใหญ่ในมหาสมุทรที่ห่างไกล ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เราได้ร่วมมือกับนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น เนื่องจากการเข้าถึงน้ำในอาร์กติกนั้นยากยิ่งกว่าเดิมในช่วงสามปีที่ผ่านมาเนื่องจากโควิด-19 19. และเรามีนักวิทยาศาสตร์ชาวยุโรปเข้าร่วมอยู่เสมอ" Cai กล่าวว่าเขาและ Qi ต่างก็งุนงงเมื่อพวกเขาตรวจสอบข้อมูลอาร์กติกด้วยกันเป็นครั้งแรกในระหว่างการประชุมที่เซี่ยงไฮ้ ความเป็นกรดของน้ำเพิ่มขึ้นเร็วกว่าน้ำทะเลที่อื่นสามถึงสี่เท่า นั่นเป็นสิ่งที่น่าทึ่งจริงๆ แต่ทำไมมันถึงเกิดขึ้น? ในไม่ช้า Cai ก็พบผู้ต้องสงสัยรายสำคัญ นั่นคือการละลายของน้ำแข็งในทะเลที่เพิ่มขึ้นในช่วงฤดูร้อนของอาร์กติก ในอดีต น้ำแข็งในทะเลอาร์กติกละลายในบริเวณชายขอบตื้นในช่วงฤดูร้อน สิ่งนี้เริ่มเปลี่ยนไปในทศวรรษที่ 1980 Cai กล่าว แต่ก็ขึ้นและลงเป็นระยะ ในช่วง 15 ปีที่ผ่านมา น้ำแข็งละลายอย่างรวดเร็วและไหลลงสู่แอ่งน้ำลึกทางตอนเหนือ ในช่วงเวลาหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์คิดว่าน้ำแข็งที่ละลายสามารถทำให้เกิด "อ่างกักเก็บคาร์บอน" ซึ่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศจะถูกดูดเข้าไปในน้ำที่เย็นและหิวกระหายคาร์บอนซึ่งซ่อนอยู่ใต้น้ำแข็ง น้ำเย็นนั้นจะกักเก็บคาร์บอนไดออกไซด์ไว้ได้มากกว่าน้ำอุ่น และอาจช่วยชดเชยผลกระทบของคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นในส่วนอื่นๆ ในชั้นบรรยากาศ เมื่อ Cai ศึกษามหาสมุทรอาร์กติกเป็นครั้งแรกในปี 2008 เขาเห็นว่าน้ำแข็งละลายเกินทะเล Chukchi ทางมุมตะวันตกเฉียงเหนือของภูมิภาค ไปจนถึงลุ่มน้ำแคนาดา ซึ่งไกลเกินขอบเขตปกติ เขาและผู้ทำงานร่วมกันพบว่าน้ำละลายสดไม่ได้ผสมลงไปในน้ำที่ลึกกว่า ซึ่งจะทำให้คาร์บอนไดออกไซด์เจือจางลง น้ำผิวดินดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไว้จนอยู่ในระดับเดียวกับในบรรยากาศแล้วจึงหยุดสะสม พวกเขารายงานผลลัพธ์นี้ในบทความ Science ในปี 2010 พวกเขาทราบดีว่านั่นจะเปลี่ยนค่า pH ของน้ำในแถบอาร์กติก ทำให้ระดับความเป็นด่างของน้ำทะเลลดลง และลดความสามารถในการต่อต้านการเป็นกรด แต่เท่าไหร่? และเร็วแค่ไหน? พวกเขาใช้เวลาอีกหนึ่งทศวรรษในการรวบรวมข้อมูลที่เพียงพอเพื่อให้ได้ข้อสรุปที่ชัดเจนเกี่ยวกับแนวโน้มความเป็นกรดในระยะยาว การวิเคราะห์ข้อมูลที่รวบรวมตั้งแต่ปี 1994 ถึงปี 2020 ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มุมมองระยะยาวเป็นไปได้ - Cai, Qi และผู้ร่วมงานของพวกเขาพบว่าความเป็นกรดเพิ่มขึ้นเป็นพิเศษและมีความสัมพันธ์อย่างมากกับอัตราการละลายของน้ำแข็งที่เพิ่มขึ้น