Вода стареет. С возрастом она теряет растворенный в ней кислород, который расходуется морскими организмами, бактериями и химическими реакциями, — и без выхода на поверхность и в открытый воздух она не может восполнить этот кислород.
Известно, что в более теплой воде содержится меньше кислорода, и что изменение климата, следовательно, приведет к более быстрому «старению» океанов, что может иметь драматические последствия для подводных экосистем.
До сих пор неясно, как этот сдвиг отразится на разных регионах.
Для большей ясности группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего провела упрощенную модель циркуляции океана на 100 лет вперед, изучив, как потепление может повлиять на различные части океана и уровень кислорода в нем.
Результаты исследования, опубликованные в журнале AGU Advances, выявляют и объясняют, казалось бы, парадоксальный сценарий будущего: «молодая» вода стареет, а «старая» вода молодеет в ближайшие годы.
Это особенно заметно в так называемом верхнем тихоокеанском термоклинном слое, расположенном на глубине около 200–1000 метров, который является переходным слоем под теплым и хорошо перемешанным поверхностным слоем и более холодным, глубоким океаном.
Вкратце, повышение температуры приводит к уменьшению циркуляции между этими слоями, но последствия этого замедления различаются в зависимости от места.
«Мы используем идеализированные модельные симуляции, чтобы выделить и проиллюстрировать изменения циркуляции, вызванные потеплением, которые приводят к формированию закономерности „молодые стареют, а пожилые молодеют“ в тихоокеанском термоклинном слое в условиях прогнозируемых изменений климата», — пишут исследователи.
Теплая вода менее плотная, чем холодная, что и вызывает расслоение. По мере нагревания океана разница температур между поверхностью и дном увеличивается, что снижает вероятность взаимодействия между слоями.
Однако из-за особенностей ветровых потоков разные части Тихого океана ведут себя по-разному. В субтропической части Северного Тихого океана на термоклин в основном влияет перемешивание более молодой и пресной воды сверху — по мере замедления этого перемешивания вода становится старше.
В тропической части Тихого океана на термоклин сильнее влияют более старые, менее пресные воды снизу. Исследователи показали, что это перемешивание также замедляется, а значит, эти водные регионы становятся моложе.
Исследование показало, что второй результат можно объяснить эффектом «дистанционного управления», вызванным потеплением Южного океана вокруг Антарктиды.
«Этот меридиональный контраст в изменении содержания кислорода и возраста возникает из-за замедления вертикальных скоростей, вызванного сочетанием теплового воздействия Тихого океана и удаленных районов Южного океана», — пишут исследователи.
Хотя предыдущие исследования предсказывали изменение уровня кислорода в Тихом океане, полученные здесь результаты дают более детальное представление о том, что, вероятно, произойдет в разных частях океана, и в какой степени замедлится вертикальная циркуляция воды.
«Уточнение этого физического объяснения повышает нашу уверенность в климатических прогнозах и позволяет сравнивать их с наблюдаемым снижением содержания кислорода», — пишут исследователи.
Хотя данное исследование не включает анализ того, как могут быть затронуты океанические экосистемы, исследователи отмечают, что наиболее значительные изменения с точки зрения пригодности вод для жизни морских организмов могут произойти в северной части Тихого океана.
Ситуация с нынешними зонами с низким содержанием кислорода несколько лучше: потеря кислорода в течение следующего столетия не должна быть слишком резкой, хотя эти участки воды уже изначально находятся в худшем состоянии с точки зрения пригодности для жизни.
В будущих исследованиях, основанных на данной работе, необходимо будет использовать более детальные модели и прогнозы, включающие, например, изменения в характере ветров, чтобы получить полную картину того, как будет выглядеть Тихий океан в следующем столетии.
«Эти вызванные потеплением изменения циркуляции играют ключевую роль в формировании физических, биогеохимических и экосистемных реакций Тихого океана на антропогенное изменение климата», — пишут исследователи.
Может быть интересно:
Форма Земли меняется – она становится одновременно более и менее круглой
Африка распадается быстрее, чем считалось, образуя новый океан
Свежие данные показывают, что нарушены 7 из 9 планетарных границ Земли