Produktiviteten i Polhavet er først og fremst bestemt av fordelingen, tykkelsen og smelting av sjøis. Utbredelsen av sjøis har minket i perioden 1979-2006 med cirka 10 prosent per tiår.

Ismelting økte i 2007, men trenden med økt smelting fortsatte også i perioden 2008-2011. Siden grundige observasjoner startet i 1979 har isutbredelsen aldri vær mindre enn i de siste 5 år.

Dersom trenden fortsetter vil Polhavet sensommers være isfri om mindre enn 20 år. Utbredelsen av isen om vinteren og våren vil fortsatt være omtrent like som nå, men isen vil være tynn og snart bare bestå av årsis.

50 prosent av volumet er borte

I tillegg har istykkelse minsket kraftig, cirka 50 prosent av dets opprinnelige volum er borte. Transporten fra Sibir til Framstredet via Transpolardriften har økt.

Som en konsekvens av økt smelting av sjøis har Polhavet i dag en lavere salinitet og sterkere lagdeling en tidligere. Det er særlig i den marginale issone og om sommeren at forandringene er størst. Den marginale issone kjennetegnes gjennom et bredt band med smeltende is som omgir den permanente iskjernen til Polhavet.

Økt temperatut (havet er mørkt) og mer lys er begge viktig faktorer for økt primærproduksjon. Men økt stråling innebærer også økt UV, noe som har en skadelig virkning på planteplankton tilpasset de dempede lysforhold under isen.

Framtiden er kompleks

Til tross for at det rår enighet om prosessene, utviklingen og trendene er bildet om det fremtidige fysiske miljøet i Polhavet kompleks.

Hvordan vil de marine økosystemene forandre seg i takt med forandringene i det fysiske miljø? Hvilke trender kan vi forvente? For å kunne svare fyllestgjørende på disse spørsmål må det straks nevnes at det marinøkologiske, pan-arktiske kunnskapsnivå for Polhavet er beskjeden.

Det finnes bare kunnskap for noe få regioner og bare cirka 50 marinbiologiske fotspor for klimatiske forandringer er stadfestet. En omfattende pan-Arktiske bedømmelse av disse forhold mangler.

Det skyldes flere omstendigheter: a) mangel på marineøkologisk kunnskap, b) manglende forsknings-koordinering mellom de arktiske nasjoner og c) beskjeden forskningsinnsats av ledende europeiske forskningsnasjoner.

Hvor og når blir økosystemene påvirket?

Basert på den eksisterende marinøkologiske forskning i den pan-Arktiske regionen sammenfattes her noen av de viktigste konklusjoner som i større detail kan studeres i Arctic Marine Ecosystems in an Era of Rapid Climate Change.

Hovedspørsmålet er hvor og når marine økosystemer i Arktis blir påvirket av klimaforandringer og hvilke trender kan forventes? Fører et varmere Polhav til høyere produktivitet?

De største forandringer finner sted i den nordlige delen av dagens marginale issone. Sonen vil utvide seg nordover og vil sluttendelig dekke hele Polhavet. Flerårs-isen, som har minket kraftig in den senere tid, vil derfor forsvinne om 10-20 år.

Mer lys

Primærproduksjon i dagens lavproduktive, sentrale deler av Polhavet vil øke fordi det blir større lys-tilgang. Den høstbare produksjon i det lagdelte, næringssalt-fattige overflatevann øker derimot ikke i takt med større lystilgjengelig.

Den høstbare produksjon forblir relativt høyt i regioner der horisontal tilførsel av næringsrike vannmasser eller oppstrømning av dypvann finner sted (for eksempel i det sydlige Barentshavet, lands Vest-Spitsbergen, i Beringstredet, i Chuckihavet eller langs sokkelskråningen til Polhavet).

Fiskeriene i de subarktiske områder, som hører til de mest omfangsrikeste i verden, vil antakeligvis ikke ekspandere til det næringsfattige Polhavet når isens utbredelse minker.

Vannlagene blandes

De produktive, øverste vannlag i den sydlige delen av den marginale issone, som nå er sterkt lagdelt, kan i fremtiden blandes. Stormene vil bryte ned lagdelingen og derved vil tilgangen av næringssalter og den høstbare produksjon øker.

Den høyproduktive, sydlige del av den subarktiske region (for eksempel det sydlige Barentshav), der mesteparten av dagens fiskeriene finner sted, vil i fremtiden utsettes for større oppvarming og lagdeling.

Dette fører til mindre tilførsel av næringssalter og minket høstbar produksjon. I den nordlige delen av dagens marginale issone vil den høstbare produksjon øke, mens den vil minke i den sydlige delen. Som en konsekvens vil fiskeriene måtte flytte nordover, inntil den marginale issone “slipper opp” for kontinentalsokkel.

Årsisen blir stadig tynnere

Med flerårsisen forsvinner den særegne flora og fauna som karakteriserer denne istypen. Årsisen blir stadig tynnere og det resulterer i en økning av primærproduksjon. Tidsperioden for primærproduksjon øker opp til 6 månender (perioden mellom begge jevndøgn).

En svekkelse av dagens kortvarige algeoppblomstring-høydepunkt i den marginale issone resulterer i en mer kontinuerlig, men minket fødekonsentrasjon. Økt gjenbruk av føde, forandringer i planktonets livsløp-strategi og mindre sedimentering til bunnen vil være konsekvensen.

Den økte tilførsel elver som munner ut i Polhavet resulterer i økt tilførsel av næringssalter til de indre deler av sokkelområdene, og det kan gi en økning i høstbar produksjon. Men samtidig med næringssaltene øker også tilførsel av partikler fra smeltende permafrost.

Høstbar produksjon øker mindre

Den minkende gjennomskinneligheten av vannet vil redusere primærproduksjonen. Nettoeffekten av økt ferskvannstilførsel til Polhavet er uvisst, men fremtidens høstbare produksjon på den sibirske sokkel kan heller minke enn øke.

Fremtidens sentrale Polhav vil ha en ferskere overflate som i økende grad varmes opp om sommeren, og langt mer lys. Tilgjengeligheten av næringssalter minker mens algenes vekstsesong øker.

Dagens planktonsamfunn vil forandre seg: størrelsen av algene og antakeligvis også dyreplankton vil minke. Mer av den produserte biomassen vil nedbrytes i de øvre vannlag og tilførsel av mat til bunnen vil minke, være mindre variabel og av nedsatt kvalitet.

Mens den totale primærproduksjon tiltar vil den høstbare produksjon øke vesentlig mindre.