Sebuah studi baru menunjukkan bahwa rencana pengembangan pembangkit listrik tenaga angin terapung di sekitar Inggris Raya dapat mempengaruhi deoksigenasi laut dalam di lautan ini, yang berpotensi meringankan atau memperburuk/memperparah masalah.
Deoksigenasi, pengurangan oksigen terlarut di lautan, secara signifikan berdampak pada perubahan iklim bersamaan dengan pemanasan dan pengasaman laut.
Perkembangan pesat pembangkit listrik tenaga angin terapung merupakan jalur utama untuk mencapai target Nol Bersih, dan dampaknya terhadap lingkungan laut dapat menjadi positif.
Tom Rippeth
Dampak deoksigenasi pada kehidupan laut
Semua makhluk laut bergantung pada oksigen terlarut untuk berkembang. Akibatnya, berkurangnya konsentrasi oksigen terlarut dapat berdampak besar pada kehidupan laut, mengganggu rantai makanan dan ekosistem.
Oksigen terlarut tidak hanya penting bagi kehidupan laut, tetapi juga untuk mendaur ulang bahan organik yang membusuk. Ketika proses ini terjadi di air yang bersentuhan langsung dengan atmosfer, kekurangan oksigen terlarut dengan cepat terisi kembali.
Namun, sebagian besar kehidupan laut dan sebagian besar daur ulang bahan yang membusuk menempati lapisan laut yang terisolasi dari kontak langsung dengan atmosfer melalui stratifikasi. Isolasi ini menyebabkan oksigen menipis, sehingga menyebabkan defisit oksigen secara bertahap.
Defisit ini mempengaruhi ikan seperti halnya pengaruh dataran tinggi terhadap pendaki gunung: ikan menjadi lesu, pertumbuhannya terhambat, dan kemampuan reproduksinya terganggu.
Perubahan iklim global menghangatkan lautan dan meningkatkan stratifikasi. Hal ini kemungkinan akan menyebabkan penurunan oksigen terlarut di bagian dalam lautan. Salah satu area yang menjadi perhatian khusus adalah laut yang mengalami stratifikasi musiman di sekitar Inggris.
Dampak stratifikasi musiman pada ekosistem laut
Meskipun lapisan laut yang terstratifikasi secara musiman hanya menyumbang sekitar 7% dari luas permukaan laut global, lapisan ini mendukung produksi primer samudra secara global. Laut ini menjadi tempat perikanan yang penting dan memainkan peran dinamis dalam siklus karbon global, bertindak sebagai penyerap utama CO2 .
Di lautan ini, stratifikasi musiman dimulai pada musim semi di bawah pemanasan matahari yang meningkat. Hal ini memicu 'mekarnya musim semi', pertumbuhan fitoplankton yang cepat di lapisan permukaan yang hangat. Ledakan kehidupan ini mendorong seluruh rantai makanan laut.
Seiring berjalannya waktu, ada dua hal yang terjadi. Pertama, nutrisi di lapisan permukaan, yang menjadi tempat tinggal fitoplankton, akan habis. Hal ini menyebabkan plankton bermigrasi ke bagian bawah lapisan permukaan, mendekati pembatas dengan air yang lebih dalam (termoklin). Di sini, mereka bergantung pada pencampuran nutrisi untuk mempertahankan mekarnya plankton selama musim panas. Pencampuran yang sama mengaduk oksigen terlarut dari lapisan permukaan, sehingga membantu mengimbangi defisit air dalam.
Kedua, plankton tenggelam atau dikonsumsi dan dikeluarkan ke dalam air dalam dan sedimen dasar laut. Di sini, mikroba mendaur ulangnya kembali menjadi komponen dasar, seperti karbon dan nutrisi. Proses ini membutuhkan oksigen, sehingga membuat air laut dalam kekurangan oksigen karena terisolasi dari permukaan, yang menyebabkan defisit oksigen.
Pemanasan akibat perubahan iklim berarti air menjadi lebih hangat pada musim semi ketika stratifikasi terbentuk, yang menyebabkan tingkat oksigen terlarut awal yang lebih rendah. Hal ini berkontribusi pada tingkat oksigen yang lebih rendah di musim panas. Pemanasan global juga diperkirakan akan memperpanjang periode stratifikasi, sehingga memungkinkan defisit berkembang lebih lama, dan berpotensi memperburuknya. Hal ini, pada gilirannya, akan melemahkan pencampuran antara lapisan permukaan dan air dalam, sehingga mengurangi pencampuran oksigen ke bawah.
Temuan penelitian tentang proses pencampuran
Penelitian terbaru, dengan menggunakan pengamatan dari Laut Celtic, menyelidiki proses pencampuran dan dampaknya terhadap defisit oksigen laut dalam. Temuan baru ini memperkirakan bahwa jumlah oksigen yang tercampur ke dalam air laut dalam dapat memperlambat perkembangan defisit hingga setengahnya. Namun, penelitian ini juga menunjukkan bahwa oksigen yang tercampur ke bawah terkait dengan oksigen maksimum di tengah laut yang terkait dengan mekarnya fitoplankton di termoklin. Oksigen ini juga tercampur ke dalam lapisan permukaan dan dilepaskan ke atmosfer.
Analisis menunjukkan bahwa meskipun arus pasang surut mempengaruhi pencampuran oksigen ke bawah, pencampuran ke atas didorong oleh arus yang digerakkan oleh angin yang dihasilkan oleh badai yang lewat. Temuan ini menunjukkan bahwa pencampuran lapisan permukaan sangat penting dalam menentukan berapa banyak oksigen terlarut yang tersedia untuk dipindahkan ke perairan dalam, sehingga dapat memperlambat pertumbuhan defisit oksigen.
Kredit. Nature Communication
Temuan ini penting dalam perencanaan perluasan pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai yang diusulkan, yang merupakan bagian integral untuk mencapai target Nol Bersih. Saat ini, lebih dari 99% dari 2.100 turbin angin lepas pantai di Inggris berada di perairan pantai dangkal dengan fondasi dasar laut. Wilayah ini tidak mengalami stratifikasi di musim panas. Namun, perluasan sepuluh kali lipat yang direncanakan selama beberapa dekade mendatang akan melihat pengembangan turbin angin terapung di perairan yang lebih dalam dengan stratifikasi musiman yang lebih jauh dari pantai. Ketika air pasang mengalir melewati turbin terapung, air pasang akan menciptakan gelombang turbulen yang menyebabkan pencampuran antropogenik pada lapisan permukaan laut.
Implikasi masa depan dan kebutuhan untuk penelitian lebih lanjut
Pengembangan pembangkit listrik tenaga angin lepas pantai di masa depan melibatkan pergeseran rezim oseanografi dan perubahan besar pada dampak dari masing-masing turbin angin. Akibatnya, dampak lingkungan akan sangat berbeda dengan dampak yang ditimbulkan oleh pembangkit listrik tenaga angin pantai saat ini, sehingga menyiratkan perlunya pengembangan panduan baru dalam menilai dampak lingkungan. Penelitian baru ini menunjukkan bahwa pencampuran antropogenik akan memiliki dampak lingkungan yang besar. Pencampuran ini dapat memberikan dampak lingkungan yang positif terhadap deoksigenasi dan mengimbangi dampak perubahan iklim dengan melemahkan dan memperpendek periode stratifikasi (pasang surut). Namun, hal ini juga dapat mempercepat perkembangan defisit oksigen di laut dalam. Oleh karena itu, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengoptimalkan dampak positif dari pencampuran gelombang dalam strategi mitigasi perubahan iklim selama fase desain dan perencanaan pembangkit listrik tenaga angin baru ini.
Area yang direkomendasikan untuk penelitian segera:
- Kuantifikasi besarnya pencampuran antropogenik.
- Investigasi dampak desain pelampung turbin angin terhadap karakteristik pencampuran antropogenik.
- Pengembangan parameterisasi pencampuran antropogenik untuk dimasukkan ke dalam kembaran digital laut lepas berskala besar.
- Penilaian dampak biogeokimia dari pencampuran antropogenik untuk skenario perubahan iklim saat ini dan di masa depan dengan menggunakan kembaran digital laut lepas berskala besar.
🔬🧫🧪🔍🤓👩🔬🦠🔭📚
Referensi jurnal
Rippeth, T., Shen, S., Lincoln, B., Scannell, B., Meng, X., Hopkins, J., & Sharples, J. (2024). The deepwater oxygen deficit in stratified shallow seas is mediated by diapycnal mixing. Nature Communications, 15(1), 3136. https://doi.org/10.1038/s41467-024-47548-2
