Changing Arctic Carbon cycle in the cOastal Ocean Near-shore - CACOON

No other region has warmed as much or as rapidly in the past decades as the Arctic. A new project, CACOON, investigates how the ecosystems are influenced by this warming. Funded by the British Natural Environment Research Council (NERC) and the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF), CACOON will also help to better predict changes to the Arctic coastal-marine environment.

CACOON Background

Arctic rivers annually carry around 13% of all dissolved organic carbon transported globally from land to ocean, despite the Arctic Ocean making up only approximately 1% of the Earth’s ocean volume. Arctic shelf waters are therefore dominated by terrestrial carbon pools, so that shelf ecosystems are intimately linked to freshwater supplies. Arctic ecosystems also contain perennially frozen carbon that may be released by further warming. Climate change already thaws permafrost, reduces sea-ice and increases riverine discharge over much of the pan-Arctic, triggering important feedbacks. The importance of the near-shore region, consisting of several tightly connected ecosystems that include rivers, deltas, estuaries and the continental shelf, is however often overlooked. We need year-round studies to be able to predict the impact of shifting seasonality, fresher water, changing nutrient supply and greater proportions of permafrost-derived carbon on coastal waters

CACOON Aims

CACOON addresses this knowledge gap by investigating the near-shore regions of the two major Arctic rivers, the Lena and Kolyma, which together drain 19% of the pan-Arctic watershed area. CACOON will quantify the effect of changing freshwater export and terrestrial permafrost thaw on the type and fate of river-borne organic matter delivered to Arctic coastal waters, and the resultant changes to ecosystem functioning in the coastal Arctic Ocean. We will achieve this through a combined observational, experimental and modelling study. We will conduct laboratory experiments to parameterize the susceptibility of terrigenous carbon to abiotic and biotic transformation and losses, then use the results from these to deliver a marine ecosystem model of the major biogeochemical cycles of carbon, nutrients and organic matter cycling in these regions.
CACOON is an international project including project partners in Germany, UK, USA, Russia and Norway.

CACOON ist Teil eines Forschungsprojektverbundes zum Thema “Changing Arctic Ocean“. Kaum eine Region hat sich in den vergangenen Jahrzehnten so stark erwärmt wie die Arktis. Ziel der Projekte ist es, den Einfluss dieser Erwärmung auf das globale Klima und auf die Lebensgemeinschaften in den Polarregionen zu untersuchen. CACOON, gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und das britische Natural Environment Research Council (NERC) trägt somit dazu bei, eine der unwirtlichsten Regionen unseres Planeten besser zu verstehen.

Hintergrund des CACOON Projektes:

Arktische Flüsse transportieren rund 13% des gesamten organischen Kohlenstoffs, der weltweit vom Ozean in den Arktischen Ozean (AO) transportiert wird. Arktische Schelfmeere werden daher von terrestrischen Kohlenstoffpools dominiert, und ihre physikalischen und biologischen Prozesse sind eng mit Süßwasserzuflüssen verbunden. Arktische terrestrische Ökosysteme enthalten große Mengen an gefrorenem Kohlenstoff im Untergrund, bekannt als Permafrost. Diese Permafrostablagerungen gelten als bedeutender Kohlenstoffspeicher, der durch Auftauen und Mobilisierung wieder klimarelevant werden kann, auch auf der globalen Skala. Der Klimawandel führt bereits zu Permafrosttauen, Meereisrückgang und zunehmenden Flusswassereinträge. Das wiederum setzt wichtige Rückkopplungen zwischen terrestrischen Ökosystemen und der AO in Gang. Die Bedeutung der gesamten Nahküstenregion, die aus mehreren eng miteinander verbundenen Ökosystemen besteht, zu denen Flüsse, Deltas, Flussmündungen und der Kontinentalschelf gehören, wird oft übersehen und ist derzeit kaum verstanden. Saison-explizite Studien fehlen, was unsere Fähigkeit stark einschränkt die Auswirkungen von saisonaler Verschiebung von Süßwassereinträgen, konzentrierteren Nährstoffgehalten und größeren Anteilen von Permafrost-abgeleiteten Kohlenstoff auf Küstenwasserprozesse und Rückkopplungen vorherzusagen. CACOON zielt darauf ab, diese Wissenslücke durch detaillierte Untersuchungen der küstennahen Regionen der beiden großen arktischen Flüsse Lena und Kolyma zu schließen, die zusammen 19% der gesamten pan-arktischen Wassereinzugsgebiete abdecken, die zur AO beitragen.

Ziele von CACOON

CACOON quantifiziert die Auswirkungen des sich verändernden Süßwasserexports und des terrestrischen Permafrosttauens auf die Art und das Schicksal der in den arktischen Küstengewässern angelieferten organischen Substanz (OM) und die daraus resultierenden Veränderungen der Ökosystemfunktionen in der Küsten-AO. Wir werden dies durch eine kombinierte Beobachtungs-, Experimental- und Modellierungsstudie erreichen. Wir werden Laborexperimente durchführen, um die Anfälligkeit des terrigenen Kohlenstoffs für abiotische und biotische Umwandlungen und Verluste zu parametrisieren und daraus ein marines Ökosystemmodell abzuleiten, das in der Lage ist, die wichtigsten biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff, Nährstoffen und OM zu repräsentieren. Wir werden dieses Modell anwenden um zu untersuchen, wie zukünftige Änderungen des Süßwasserabflusses und des terrigenen Kohlenstoffflusses die biogeochemische Struktur und Funktion von Schelfökosystemen verändern. Das CACOON Projekt ist ein internationales mit Projektpartnern in Deutschland, Großbritannien, USA, Russland und Norwegen.