Investigating carbon sequestration mechanisms on the Greenland shelf break : implications for Arctic blue carbon cycling

Abstract

The eastern Greenland shelf break is a remote and understudied area where complex oceanographic processes interact to influence carbon cycling and potential long-term carbon burial in sediments. While previous studies have shown the importance of both polar regions in global carbon storage, little is known about the mechanisms controlling organic carbon sequestration at depth in this region. This study identified potential areas of carbon storage and investigated the potential factors influencing carbon sequestration across three transects on the eastern Greenland shelf break, between 280 and 1660 meters depth. Fieldwork was conducted aboard the RV Tarajoq in September 2024, during which the research team collected sediment cores, CTD (Conductivity-Temperature-Depth) profiles, and water samples. This study analyzes sediment organic matter content as proxy of stored carbon; dissolved and total oxygen uptake and oxygen penetration depth as proxies for biological carbon release, and porosity, temperature, depth, and surface production as potential drivers. The results reveal a spatial heterogeneity in organic matter concentrations and potential respiration, suggesting that both water depth and benthic respiration modulate the preservation and storage of organic carbon. These findings support the hypothesis that carbon sequestration on the eastern Greenland slope is closely linked to oxygen availability and benthic fluxes, with implications for understanding deep-sea carbon storage under changing Arctic conditions. Improving our knowledge of these processes is essential to better predict carbon cycling in polar regions and to inform future management and conservation strategies for Arctic marine ecosystems.

Austur landgrunnsbrún Grænlands er afskekkt og lítt rannsakað svæði þar sem flókin haffræðileg ferli spila saman og hafa þannig áhrif á kolefnishringrás og mögulega langtíma bindingu kolefnis í botnseti. Þó að fyrri rannsóknir hafi sýnt fram á mikilvægi beggja heimskautasvæða fyrir hnattræna varðveislu kolefnis er lítið vitað um ferlin sem stýra bindingu lífræns kolefnis á þessu svæði. Þessi rannsókn skilgreindi möguleg svæði kolefnisbindingar og rannsakaði þá þætti sem geta haft áhrif á þessa bindingu þvert á þrjú snið á austur landgrunnsbrún Grænlands, á bilinu 280 til 1660 metra dýpis. Vettvangsvinna fór fram um borð í rannsóknaskipinu Tarajoq í september 2024, þar sem rannsóknarteymið safnaði setkjörnum, leiðni-hita-dýpis (CTD) sniðum og sjósýnum. Í rannsókninni var magn lífræns efnis í botnseti notað sem viðmið um bundið kolefni; heildar- og uppleyst súrefnisupptaka ásamt súrefnisinnskotsdýpi sem nálgun á líffræðilega losun kolefnis, og grop, hitastig, dýpi og frumframleiðsla á yfirborði skoðuð sem mögulegir hvatar. Niðurstöðurnar sýna rúmlæga misleitni í styrk lífræns efnis og mögulegrar öndunar, sem bendir til að bæði vatnsdýpi og botnöndun móti varðveislu og geymslu lífræns kolefnis. Þessar niðurstöður styðja þá kenningu að binding kolefnis á austur landgrunnshallanum sé nátengd súrefnisaðgengi og botnflæði, með afleiðingum fyrir skilning á varðveislu djúpsjávarkolefnis við heimskautaskilyrði í umbreytingu. Að bæta þekkingu okkar á þessum ferlum er nauðsynlegt til að spá nákvæmar fyrir um kolefnishringrás á heimskautasvæðum og veita upplýsingar fyrir framtíðarstýringu og náttúruverndaraðgerðir í sjávarvistkerfum heimskautsins.