За последние 40 лет продолжительность волн жары у поверхности озер росла на три дня за десятилетие, из-за чего организмы были вынуждены опускаться в среднем на 0,9 метра глубже в поисках теплового убежища. Впрочем, каждые 10 лет становились на четыре дня дольше периоды, в течение которых гидробионты не могли укрыться от высоких температур даже на глубине, поскольку вертикальные волны жары охватывали всю толщу водоемов. Такие выводы содержит исследование, опубликованное в журнале Nature Climate Change.
С середины XX века экстремально высокие температуры воздуха стали чаще наблюдаться практически повсеместно — над 70 процентами мировой суши. Периоды жаркой погоды дольше трех-пяти дней называют волнами жары. Обычно про них говорят в контексте общественного здравоохранения: известно, что во время волн жары резко возрастает смертность среди уязвимых групп населения — детей, пожилых, женщин и людей с хроническими заболеваниями. Например, в одном только 2022 году из-за жаркой погоды умерло более 60 тысяч европейцев. Однако волны жары наблюдаются также в морях и озерах, где угрожают благополучию множества гидробионтов, поскольку сужают пригодную для них термальную среду обитания.
Ученые под руководством Лестина Вулвея (Lestyn Woolway) из Бангорского университета исследовали подповерхностные волны жары в озерах, чтобы определить, до какой глубины может распространяться потепление с их поверхности. Они использовали данные проекта ISIMIP2b о температурной стратификации в 16455 озерах по всему миру за исключением полярных широт с 1980 по 2022 годы и моделировали усредненные изменения их температур на разных глубинах к 2080-2099 годам с учетом различных сценариев антропогенных выбросов парниковых газов — от умеренных до практически неограниченных. Для 53 отдельных озер, включая Великие озера, авторы провели индивидуальное трехмерное моделирование и моделирование турбулентности с помощью пакетов GLARM (Great Lakes—Atmosphere Regional Model), General Ocean Turbulence Model и SimStrat.
Волну жары в озере ученые определяли как период, когда ежедневные температуры озера превышали локальный и сезонно меняющийся порог 10 процентов самых высоких температур в течение как минимум пяти дней. Оказалось, что за последние 40 лет волны жары у дна озер каждое десятилетие становились дольше на 2,1 дня и теплее на 0,2 градуса Цельсия, при этом температура на поверхности воды могла вообще не расти. Более частыми стали и вертикальные волны жары, во время которых повышается температура одновременно как у дна, так и у поверхности водоема. Их продолжительность увеличивалась на 3,3 дня каждые 10 лет, причем происходили они чаще в холодное время года в озерах с хорошо перемешиваемой водой.
За последние 40 лет ограничился и доступ гидробионтов к тепловому убежищу, то есть возможность переждать слишком жаркую погоду в более прохладных условиях на глубине. Каждые 10 лет доля поверхностных тепловых волн без возможности термального убежища в глубоких водах увеличивалась на 4,3±0,3 дня, и каждое десятилетие организмы были вынуждены опускаться в среднем на 0,9 метра глубже, чтобы избежать поверхностной волны жары. Например, в Великих озерах глубина термального убежища увеличилась в 1,5 раза с 24,7 до 38,2 метра. Прогностическое моделирование показало, что вертикальные волны жары к концу века станут более распространенными повсеместно, и, в зависимости от интенсивности антропогенных выбросов парниковых газов, их продолжительность вырастет на 16,8-119,1 дней в год.
Иногда для возникновения волны жары в озерах не обязательно условие устойчиво жаркой погоды, они могут нагреваться буквально из-за отдельных жарких дней. Недавно ученые установили, что 35 процентов роста продолжительности волны жары в замкнутых водоемах приходится на краткосрочные периоды жары с экстремально высокой температурой воздуха. Больше всего они нагрели озера на востоке Китае, в Центральной Америке и на востоке Южной Америки.