Ученые обнаружили сильные волны тепла, скрывающиеся на дне океана

В 2013 году у побережья Аляски возникла чудовищная морская волна тепла, известная как «Капля», которая вскоре распространилась на юг, вплоть до Мексики, вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки. Она задержалась намного дольше, чем кто-либо ожидал, уничтожив рыбный промысел, вызвав цветение токсичных водорослей, нарушив леса водорослей и лишив морских птиц пищи.

В какой-то момент буй, качающийся на поверхности океана недалеко от Орегона, обнаружил пугающие скачки температуры до семи градусов по Цельсию менее чем за час. Океан был душным. Но ученые, сосредоточившие свое внимание на данных о температуре, поступающих с поверхности океана, не имели ни малейшего представления о том, что происходит в глубинах.

Теперь новое моделирование, проведенное исследователями из Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA), показывает, что морские волны тепла могут развиваться и глубоко под водой — иногда в тандеме с волнами тепла, которые колеблются по поверхности океана, или когда над поверхностью нет заметного сигнала потепления. Исследование было опубликовано в Nature Communications.

Новый анализ вод континентального шельфа, окружающих Северную Америку, также показывает, что эти так называемые донные морские волны тепла могут быть более интенсивными и длиться дольше, чем периоды жары на поверхности океана, хотя они варьируются от побережья к побережью.

«Исследователи изучают морские тепловые волны на поверхности моря уже более десяти лет», — говорит ведущий автор Диллон Амайя, климатолог из Лаборатории физических наук NOAA.

Но они были ограничены кэшем данных об экстремальных температурах на поверхности океана, зарегистрированных плавучими буями или обнаруженными кораблями или спутниками над головой. Гораздо труднее исследовать температуру океана ниже по толщине воды и вдоль континентального шельфа.

Некоторые данные существуют, но исследователям, стоявшим за этим последним исследованием, в основном приходилось экстраполировать данные наблюдений за поверхностью океана, вводя эти данные в компьютерные модели для моделирования океанских течений, поднимающихся из глубины и доставляющих необходимые питательные вещества в прибрежные воды.

«Впервые мы смогли по-настоящему погрузиться глубже и оценить, как эти экстремальные явления разворачиваются на мелководье морского дна», — говорит Амайя.

Анализ был сосредоточен на западном и восточном побережьях Северной Америки с использованием данных за три десятилетия, с 1993 по 2019 год, для моделирования с разрешением 8 километров или около 5 миль, достаточного для того, чтобы набросать, как горячие точки накладываются на особенности морское дно.

«Мало того, что донные морские тепловые волны имеют тенденцию сохраняться дольше, чем их поверхностные аналоги, — пишут исследователи в своей статье, — но есть много регионов, где интенсивность донных морских тепловых волн имеет тенденцию превышать интенсивность поверхностных морских тепловых волн для одного и того же места».

Анализ показал, что эти два типа морских волн тепла, как правило, возникают одновременно в мелководных районах, где смешиваются поверхностные и донные воды. Скачки температуры на морском дне варьировались от половины до 5 градусов по Цельсию, также предполагает моделирование. Но в более глубоких частях континентального шельфа могут развиваться придонные морские волны тепла без каких-либо признаков потепления на поверхности. 

Исследователи говорят, что их результаты подчеркивают важность поддержания систем долгосрочного мониторинга океана, тем более что ученые только начинают осознавать воздействие донных морских волн тепла.

Разработка новых возможностей наблюдения для оповещения управляющих морскими ресурсами об условиях потепления дна также может помочь нам лучше понять, что происходило в прошлом, и быть готовыми к тому, что произойдет в будущем.

Необычно высокая температура подповерхностного океана была связана с маршем инвазивных крылаток в новые прибрежные районы на юго-востоке Соединенных Штатов и привела к почти краху промысла омаров на миллионы долларов, поскольку ослабленная иммунная система омаров подвергается угрозе со стороны паразитов.

«Очевидно, что нам нужно уделять больше внимания дну океана, где живут некоторые из наиболее ценных видов и могут испытывать волны тепла, совершенно отличные от тех, что на поверхности», — говорит океанограф NOAA Майкл Джейкокс, соавтор исследования.

Мало того, мы должны признать, что сжигание ископаемого топлива доводит океанские экосистемы до предела своих возможностей. Поскольку океаны Земли в настоящее время поглощают около 90 процентов избыточного тепла от глобального потепления, вероятность возникновения морских тепловых волн, таких как «Капля», возрастает в 20 раз.

Однако, в отличие от темных глубин океана, то, что нам нужно сделать, чтобы остановить глобальное потепление, ясно: прекратить нашу зависимость от ископаемого топлива и вытянуть углерод из атмосферы, чтобы вернуть экосистемы на грань. Океаны могут поглощать только ограниченное количество нашего тепла.