Gebruik van fluorescentie van gekleurde opgeloste organische stof om in het oostelijke Canadese Noordpoolgebied met Pacific-afkomst te traceren

Waarom de kleur van Arctische wateren ertoe doet

Ver weg van de kust en verborgen onder het zee-ijs verschuift de Noordelijke IJszee geruisloos de balans tussen zoet en zout water die helpt het klimaat van de aarde te reguleren. Deze studie laat zien dat de zwakke natuurlijke gloed van opgeloste organische materialen in zeewater kan werken als een onzichtbare kleurstof, die onthult hoe enorme hoeveelheden relatief zoet water uit de Grote Oceaan zich een weg banen door de Canadese Arctische Archipel naar Baffin Bay en uiteindelijk de Noord-Atlantische Oceaan. Het begrijpen van deze trajecten is belangrijk omdat ze invloed hebben op mariene ecosystemen, zee-ijs en zelfs de sterkte van oceaanstromingen die warmte over de wereld verdelen.

Zoetwater-snelwegen door de Arctis

Het Canada Basin, ten noorden van Alaska en Canada, bevat een gelaagde oceaan: koud, zoet water aan de oppervlakte, een middendiepte-laag van Pacific-afkomstig water, en dieper, zouter Atlantisch water. Pacific-water komt de Arctis binnen via de smalle Beringstraat en volgt daarna twee hoofdroutes: een transpolare tak die dwars door de centrale Arctis naar de Fram Strait loopt, en een Alaskaanse tak die langs de helling van de Beaufortzee stroomt. Een deel van dit Pacific-water draait richting de Canadese Arctische Archipel en verlaat de Arctis via een doolhof van kanalen en zeestraten, waaronder Nansen en Eureka Sounds, Nares Strait, en Jones en Lancaster Sounds, voordat het in Baffin Bay terechtkomt. Onderweg mengt het zich met rivierafvoer, smeltend zee-ijs en Atlantisch beïnvloede wateren die door de West-Groenlandse Stroming worden aangevoerd.

De natuurlijke gloed gebruiken als tracer

Om dit stromende zoetwater te volgen, vertrouwden de onderzoekers op een eigenschap die fluorescence van gekleurde opgeloste organische stof (FCDOM) wordt genoemd. Dit materiaal, grotendeels bestaande uit afgebroken organische verbindingen van Arctische platen en rivierinvoer, absorbeert licht en zendt een zwakke gloed uit die met optische sensoren kan worden gemeten. Pacific-winterwater in het Canada Basin staat erom bekend een duidelijke subsurface FCDOM-piek te dragen, gevormd wanneer dit water in contact komt met organisch-rijke sedimenten op de ondiepe Chukchi- en noordelijke Bering-platen. Door metingen van temperatuur, zoutgehalte en FCDOM te combineren die zijn genomen vanaf twee Canadese onderzoeksschepen in de zomer van 2024, en deze te vergelijken met eerdere gegevens van een drijvende, aan ijs gekoppelde profiler, gebruikte het team deze FCDOM-piek als een “vingerafdruk” om Pacific-afkomstig water van de centrale Arctis naar het oostelijke Canadese Arctische gebied te volgen.

Wat er gebeurt langs de noordelijke routes

De wetenschappers onderzochten twee hoofdtoegangen tot de Arctis. Langs de noordwestelijke route, via Nansen en Eureka Sounds en door naar Jones Sound, is de Pacific-vingerafdruk aanvankelijk sterk: een koele, relatief zoete laag op ongeveer 50–180 meter diepte met een duidelijke FCDOM-maxima. Echter, wanneer de stroom ondiepe drempels en ruw zeebodem kruist, roert krachtige getijdenmixing de waterkolom door. Deze verticale menging verzwakt en verspreidt de FCDOM-piek, vooral stroomafwaarts van nauwe doorgangen zoals Cardigan Strait en Fram Sound. In Jones Sound en het nabijgelegen noordelijke deel van Baffin Bay vervagen draaikolken en de aankomst van door de West-Groenlandse Stroming beïnvloed water het oorspronkelijke Pacific-signaal verder, waardoor het moeilijk wordt Pacific-water alleen op basis van temperatuur en zoutgehalte te identificeren.

De oostelijke route en mengen in Baffin Bay

Langs de noordoostelijke route, via Nares Strait—van Robeson Channel langs Kane Basin en Smith Sound—blijft het Pacific-signaal langer duidelijker. Hier blijft de subsurface FCDOM-maxima bewaard terwijl het water zuidwaarts stroomt, zelfs terwijl geleidelijke verzoeting en toegevoegde FCDOM toenemende aanraking met water getransporteerd door de West-Groenlandse Stroming aantonen. Tegen de tijd dat het water het noordelijke deel van Baffin Bay bereikt, draagt de bovenste laag nog steeds verhoogde FCDOM-waarden die kunnen worden gekoppeld aan Pacific-uitstroom, maar de diepere lagen tonen een geleidelijke toename van FCDOM met diepte, typisch voor water dat lange tijd in Baffin Bay heeft gecirculeerd en zich heeft vermengd met Atlantisch-afkomstige instromingen. Metingen over Lancaster Sound laten vervolgens zien hoe deze gemengde wateren gedeeltelijk recirculeren en zowel Pacific- als Atlantische invloeden terug naar Baffin Bay voeren.

Wat dit voor de toekomst betekent

Samenvattend toont de studie aan dat de natuurlijke fluorescentie van opgeloste organische stof een krachtig instrument is om te traceren hoe Pacific-water door de complexe kanalen van de Arctis stroomt en waar het zich mengt met Atlantisch en Groenland-beïnvloed water. Zelfs wanneer traditionele markeringen zoals temperatuur en zoutgehalte verward raken, blijft de FCDOM-vingerafdruk vaak zichtbaar totdat sterke mixing boven ruw zeebed of interactie met de West-Groenlandse Stroming deze wegvaagt. Naarmate optische sensoren steeds vaker op boeien, floats en schepen worden ingezet, zal deze methode wetenschappers in staat stellen veranderende zoetwaterroutes in een opwarmende Arctis te monitoren en beter te begrijpen welke effecten ze hebben op zee-ijs, marien leven en de grotere oceaancirculatie die het klimaat van de aarde helpt reguleren.

Bronvermelding: Dmitrenko, I.A., Stedmon, C.A., Babb, D.G. et al. Using colored dissolved organic matter fluorescence to trace Pacific-derived water in the Eastern Canadian Arctic. Sci Rep 16, 7757 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38848-2

Trefwoorden: Circulatie in de Noordelijke IJszee, Stilstaand Pacific-zoetwater, opgeloste organische stof, Baffin Bay, Canadese Arctische Archipel