Tijdens de ongekende mariene hittegolf in 2023 nam de wereldoceaan aanzienlijk minder CO₂ op dan verwacht. Dat tonen metingen door een internationaal team van klimaatonderzoekers, waaronder Peter Landschützer van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ).
In het kort:
• De extreme zeewatertemperaturen in 2023 zorgden voor veel CO₂-uitgassing, vooral in de noordelijke Atlantische Oceaan, waardoor de wereldoceaan in totaal minder CO₂ opnam.
• Dankzij El Niño ontsnapte er in de oostelijke Stille Oceaan veel minder CO₂ dan normaal naar de atmosfeer, maar de sterke uitgassing in de Noord-Atlantische Oceaan maakte dit positieve effect ongedaan.
• Dat de oceaan niet nóg meer CO₂ verloor, ondanks de recordhoge temperaturen, komt door fysieke en biologische processen die de uitgassing afremden.
• Het is onzeker of deze compenserende processen de koolstofopname door de oceaan ook in de toekomst – naarmate de aarde verder opwarmt – effectief blijven ondersteunen.
De oceaan vormt een belangrijke opslagplaats voor koolstofdioxide (CO₂). Tot nu toe absorbeerde de oceaan ongeveer een kwart van de door de mens uitgestoten CO₂ uit de atmosfeer. Zonder deze opname zou de CO₂-concentratie in de atmosfeer veel hoger zijn en zou de opwarming van de aarde de grens van 1,5 graad al ruimschoots hebben overschreden. Tegelijkertijd neemt de oceaan zo’n 90 procent van de overtollige warmte uit de atmosfeer op.
In 2023 steeg de oppervlaktetemperatuur van de wereldoceaan sterk en werden in verschillende regio’s records gebroken. De tropische Stille Oceaan was erg warm door een krachtige El Niño. Dit cyclische weerfenomeen keert stromingen om waardoor warm oppervlaktewater zich ophoopt voor de kust van Zuid-Amerika en kouder, dieper water niet meer opstijgt. Ook buiten de tropen warmde de oceaan uitzonderlijk sterk op, met name in de Noord-Atlantische Oceaan.
“Deze plotselinge opwarming van de oceaan tot nieuwe recordtemperaturen is een uitdaging voor klimaatonderzoek, omdat tot nu toe onduidelijk was hoe de koolstofopname door de oceaan hierop zou reageren,” zegt Nicolas Gruber, hoogleraar aan ETH Zürich.
Op basis van CO₂-metingen afkomstig uit een globaal observatienetwerk heeft een internationaal onderzoeksteam nu voor het eerst onderzocht of en hoe de extreme temperaturen van twee jaar geleden de koolstofopname door de oceaan hebben beïnvloed. Het team stond onder leiding van wetenschappers van ETH Zürich, aangevuld met internationale klimaatwetenschappers, waaronder Peter Landschützer van het Vlaams Instituut voor de Zee (VLIZ) in Oostende.
In een studie in Nature Climate Change laten de onderzoekers zien dat de wereldoceaan in 2023 bijna een miljard ton – zo’n tien procent – minder CO₂ opnam dan je op basis van vorige jaren zou verwachten. Dat komt neer op ongeveer de helft van de totale CO₂-uitstoot van de EU of meer dan twintig keer die van Zwitserland. “Dat is geen goed nieuws,” zegt Gruber, “maar de daling is kleiner dan gevreesd.”
CO₂ lost minder goed op in warm water
Dat de opname kleiner was, verraste de onderzoekers eigenlijk niet. “Vergelijk het met een glas bruiswater”, zegt Jens Daniel Müller, biogeochemicus en hoofauteur van de studie, “Als dat opwarmt in de zon, dan ontsnapt het opgeloste CO₂ als gas in de lucht. In zee gebeurt hetzelfde.”
Dat de wereldoceaan in het recordwarme jaar 2023 minder CO₂ opnam, komt vooral door de hoge zeewatertemperaturen in de middelste breedtegraden van het noordelijk halfrond, vooral in de Noord-Atlantische Oceaan. “De hoge zeewatertemperaturen verlaagden de oplosbaarheid van CO₂, wat leidde tot een abnormale CO₂-uitgassing en een minder krachtige koolstofopname door de oceaan”, verklaart Müller.
Of de oceaan CO₂ opneemt of juist afgeeft, hangt echter niet alleen van temperatuur af. Want alleen op basis van de lagere oplosbaarheid, had de uitgassing door de hoge temperaturen in 2023 meer dan tien keer zo groot moeten zijn. In dat geval zou de mariene koolstofopname bijna volledig ingestort moeten zijn.
De studie laat echter zien dat de koolstofopname slechts matig afnam. Volgens de onderzoekers komt dat door fysieke en biologische processen in de oceaan die CO₂-uitgassing tegenwerken en de opname ervan ondersteunen. Deze processen verlagen de concentratie van opgelost anorganisch koolstof in de bovenste waterlagen.
Compenserende krachten die de koolstofopname stabiliseren
In 2023 hielden drie fysieke en biologische processen de concentratie van opgelost anorganisch koolstof in de oppervlaktelagen van de oceaan laag. Ten eerste ontsnapte er CO₂, ten tweede voorkwam meer stabiele stratificatie (een gelaagdheid van de waterlagen) dat CO₂-rijk water uit diepere lagen naar het oppervlak kwam, en ten derde transporteerde de biologische pomp continu organisch koolstof naar de diepere oceaan. Die biologische pomp is een proces waarbij fotosynthetische organismen in de zonovergoten lagen van de oceaan CO₂ opnemen om te groeien, waarna ze afsterven en naar de oceaanbodem zinken.
Deze drie compenserende krachten – het ontsnappen van CO₂, de gelaagdheid van het zeewater en de biologische pomp – stabiliseerden de koolstofopname. “De reactie van de oceaan op de extreme temperaturen van 2023 kun je dus zien als een voortdurend getouwtrek tussen temperatuur-gedreven uitgassing en de gelijktijdige afname van opgelost CO₂,” zegt Gruber.
Overlap met het El Niño-effect
De onderzoekers verklaren de invloed van El Niño in 2023 op de mariene koolstofopname op een vergelijkbare manier: in El Niño-jaren verzwakt de circulatie in de tropische Stille Oceaan, waardoor koud, CO₂-rijk water niet meer naar het oppervlak kan stijgen. Daardoor stoot de tropische oostelijke Stille Oceaan, die in normale jaren heel veel CO₂ aan de atmosfeer afgeeft, tijdens El Niño vrijwel geen CO₂ uit. El Niño versterkt dus meestal de wereldwijde koolstofopname van de oceaan – ondanks de sterke opwarming.
Dat gold ook in 2023. “Maar de sterke opwarming van het zeewater ter hoogte van de middelste breedtegraden heeft het El Niño-effect in de tropische Stille Oceaan tenietgedaan”, stelt Müller. Vooral in de Noord-Atlantische Oceaan was de temperatuur-gedreven CO₂-uitgassing zo sterk dat die de extra CO₂-opname in de tropen volledig compenseerde. Het resultaat in het El Niño-jaar 2023 was een netto-afname van de koolstofopname door de oceaan.
Kaart van de wereldzeeën (a) met afwijkende CO₂-fluxen en zeewatertemperaturen (SST’s) in 2023. (b) Breedtegraden met hoge temperaturen (roze) en een zwakke opname van CO₂ door uitgassing (turkquoise). (Kaart: Jens Daniel Müller / ETH Zürich)
Voor hun studie richtten de onderzoekers zich op de wereldoceaan (exclusief de Noordelijke IJszee en de zuidelijkste delen van de Zuidelijke Oceaan). Ze gebruikten CO₂-waarnemingen vanop onderzoeksvaartuigen, vrachtschepen en meetboeien, gecombineerd met satellietgegevens en machine learning om wereldkaarten van de CO₂-gehaltes aan het zeeoppervlak te maken. Zo konden ze de uitwisseling van CO₂ tussen het zeewater en de atmosfeer berekenen.
Peter Landschützer, onderzoeksdirecteur van VLIZ en medeauteur: "Onze studie laat zien hoe klimaatextremen de koolstofopname door de oceaan beïnvloeden. Het toont ook hoe essentieel oceaanobservatie is om de toekomstige koolstofopslag in de oceaan te begrijpen. Het ‘Integrated Carbon Observing System’ (ICOS), waar het VLIZ deel van uitmaakt, is dan ook een cruciaal onderdeel van deze oceaanobservatie."
Dorothee Bakker, professor aan de universiteit van East Anglia (VK), en medeauteur: “Deze studie gebruikt metingen van CO₂ in de oppervlakte oceaan, beschikbaar via de Surface Ocean CO₂ Atlas. Dit onderstreept het belang van zulke metingen en van SOCAT.”
De toekomst van de koolstofopname door de oceaan blijft onzeker
De studie is een van de eerste die zich baseert op echte metingen om inzicht te krijgen in het gedrag van een opwarmende oceaan. “Maar we kunnen nog niet met zekerheid zeggen hoe deze belangrijke koolstofopname zich in de toekomst zal ontwikkelen”, verduidelijkt Müller. Eén ding is wel duidelijk: sinds de recordhoge temperaturen van 2023 is de oceaan nauwelijks afgekoeld en warmt de aarde verder op. Hittegolven komen vaker voor en zijn intenser.
“Het is onduidelijk of de compenserende mechanismen op de lange termijn effectief blijven en de temperatuur-gedreven uitgassing van CO₂ kunnen blijven beperken”, merkt Gruber op. De onderzoekers erkennen dat de oceaan in de toekomst mogelijk minder CO₂ zou kunnen opnemen. “Maar voorlopig neemt de wereldoceaan gelukkig nog steeds veel CO₂ op”, besluit Gruber.
Referentie:
Müller JD, Gruber N, Schneuwly A, Bakker DC, Gehlen M, Gregor L, Hauck J, Landschützer P, McKinley GA: Unexpected decline of the ocean carbon sink under record-high sea surface temperatures in 2023. Nature Climate Change (2025). doi: 10.1038/s41558-025-02380-4
