Что-то усугубляет волны тепла в океане еще до того, как видно их возникновение

Фото из открытых источников

На карте морская волна тепла выглядит как аккуратное событие. Вода пересекает линию предупреждения, остается там как минимум пять дней, а часы фиксируют начало и конец в момент, когда уровень воды снова опускается.

Проблема в том, что на графике не указано. Задолго до пересечения этой линии вода обычно уже несколько недель остается теплой, и она сохраняет эту температуру еще долго после того, как событие отмечено как завершенное.

Рикардо У. Нарди из Вирджинского института морских наук имени Уильяма и Мэри (VIMS) хотел выяснить, что означают эти промежуточные периоды. Вместе со своими коллегами он проанализировал более 2580 зарегистрированных морских тепловых волн вдоль побережья США. Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Earth & Environment. 

Обычно подсчет таких событий основан на определении 2016 года, согласно которому жара может быть либо включена, либо выключена. Переключатель срабатывает, когда температура воды повышается до уровня выше, чем в любой из десяти дней этого времени года, за исключением самого теплого, и остается на этом уровне в течение пяти дней подряд.

Это правило является последовательным и позволяет легко сравнивать результаты различных исследований. Оно также не учитывает того, что происходит по обе стороны от переключателя.

Поэтому команда измерила время разогрева перед каждым событием и медленное охлаждение после него, а затем сопоставила эти фазы с самой волной жары. Полученные результаты позволяют определить, сколько тепла фактически поглощает прибрежная экосистема.

Периоды потепления были весьма продолжительными. Подготовительный период обычно длился 11 дней, сама жара – около семи дней, а последующий теплый период – около девяти дней. В целом, оба периода были длиннее, чем периоды, которые они охватывали.

При таком растянутом цикле окружающее тепло накапливается. Хотя эти фазы оставались более прохладными, чем пиковые значения, их продолжительность означала, что они продолжали добавлять тепло день за днем, и общие показатели росли.

Если учесть повышение температуры до и после мероприятия, то общее воздействие жары увеличится примерно на 153% по сравнению с периодом самой жары. Примерно в 60% случаев жара выпала за пределами официального периода, чем внутри него.

Вот тут-то и возникают сложности. Длительность и интенсивность этих периодов сильной жары практически не совпадали с масштабами окружавшей их волны. За коротким, умеренным периодом могла последовать длинная волна жары; а сильная могла внезапно оборваться.

Поскольку эти два явления в значительной степени независимы друг от друга, нельзя, прочитав официальную статистику по аномальной жаре, предположить, сколько дополнительного тепла было до или после неё. Простого способа нет. Окружающее тепло необходимо измерять напрямую, по каждому отдельному событию.

До этого анализа никто не составлял карту этих фаз для такого большого количества событий. Исследователи описывают это как первое всестороннее описание того, что происходит вокруг морских тепловых волн, основанное на данных, полученных за более чем два десятилетия.

Не каждая волна жары вела себя одинаково. Команда разделила их на две группы, и это разделение повлияло на то, сколько тепла накапливалось в воде вокруг каждого события.

Примерно две трети случаев представляли собой, как назвала это команда, отдельные периоды потепления, когда уровень воды поднимался с почти нормального уровня и возвращался к норме в течение нескольких недель. Остальная треть представляла собой комплексные явления, когда вторая волна жары совпадала с теплой зоной после первой.

На фоне устойчиво теплого атмосферного фронта наблюдалось скопление атмосферных осадков. Уровень воды оставался повышенным до 90 дней с каждой стороны, а суммарное количество тепловых фронтов могло переносить более чем в три раза больше тепла, чем основная волна жары. Последовательность событий усугубляет ущерб.

В данном исследовании рассматривались эстуарии — солоноватые зоны, где реки впадают в море. Это одни из самых продуктивных местообитаний на Земле. Данные были получены из национальной сети мониторинговых станций, расположенных на обоих побережьях, в Мексиканском заливе, на Аляске и в Пуэрто-Рико.

Теплая вода редко появляется сама по себе. Когда вода нагревается, в ней, как правило, становится меньше кислорода, а животным он нужен больше, и длительный период теплой погоды также может повысить кислотность и способствовать размножению вредных водорослей.

Более длительный период сохранения тепла расширяет окно для всего этого. Более ранние исследования в Чесапикском заливе показали, что содержание растворенного кислорода отслеживало кумулятивное повышение температуры, а не кратковременные скачки, тогда как в данном исследовании теперь приводятся количественные данные о медленном накоплении тепла.

Теперь учёные знают наверняка. Официальный период аномальной жары учитывает лишь часть тепла, которое выдерживает прибрежная экосистема, и недостающая часть может более чем вдвое превышать общую величину. Целый период потепления, который стандартные показатели никогда не учитывали.

Практическая польза проявляется в лабораторных условиях. Исследователи, проводившие эксперименты по изучению теплового стресса у кораллов, водорослей и моллюсков, часто использовали упрощенные температурные профили, которые пропускают этапы постепенного нагревания и охлаждения, а скорость нагревания влияет на то, что выживает.

Контролируемые эксперименты на мидиях показали, что медленное повышение температуры до приемлемого уровня может способствовать развитию термостойкости, в то время как внезапный скачок температуры приводит к коллапсу. Команда опубликовала данные по конкретным регионам, чтобы будущие исследования могли отразить полную температурную кривую, с которой организмы сталкиваются на практике.

Для специалистов по управлению прибрежными зонами вывод таков: время восстановления увеличивается. В этих системах причинно-следственные связи проявляются в течение нескольких недель, выходящих за рамки формального события, поэтому период восстановления между волнами жары является частью риска, а не недостатком, который следует игнорировать.