Тихий океан ведёт себя странно по мере нагревания: молодая вода стареет, а старая — молодеет

Вы можете не замечать этого, глядя с берега, но вода стареет. По мере старения она теряет растворённый в ней кислород, который расходуется морской жизнью, бактериями и химическими реакциями. Без выхода на поверхность и контакта с открытым воздухом вода не может вернуть этот кислород.

Мы знаем, что тёплая вода удерживает меньше кислорода, и что изменение климата, следовательно, будет «старить» океаны быстрее, с потенциально драматическими последствиями для подводных экосистем.

Что до сих пор было неясно, так это как этот сдвиг будет проявляться в разных регионах.

Чтобы получить больше ясности, команда под руководством исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Диего запустила упрощённую модель океанической циркуляции на 100 лет в будущее, изучая, как потепление может повлиять на разные части океана и уровни кислорода в них.

Результаты команды, опубликованные в AGU Advances, выявляют и объясняют то, что выглядит парадоксальным будущим сценарием: «молодая» вода стареет, а «старая» вода молодеет в ближайшие годы.

Это оказывается особенно выраженным в так называемом верхнем тихоокеанском термоклине — слое на глубине примерно от 200 до 1000 метров, который служит переходным слоем между тёплым и хорошо перемешанным поверхностным слоем и более холодным, глубоким океаном.

Вкратце: потепление приводит к снижению циркуляции между этими слоями, но эффекты этого замедления различаются от места к месту.

«Мы используем идеализированные модельные симуляции, чтобы изолировать и проиллюстрировать вызванные потеплением изменения циркуляции, которые движут паттерном „молодая стареет, но старая молодеет“ в тихоокеанском термоклине в условиях прогнозируемого изменения климата», — пишут исследователи в своей опубликованной работе.

Тёплая вода менее плотная, чем холодная, что и вызывает слоистость. По мере нагревания океана разница температур между верхом и низом увеличивается, делая слои менее склонными к взаимодействию.

Однако ветровые паттерны означают, что разные части Тихого океана ведут себя по-разному. В субтропической части Северного Тихого океана термоклин в основном подвержен влиянию более молодой и менее солёной воды сверху, которая примешивается. Поскольку это перемешивание замедляется, вода становится старше.

В тропической части Тихого океана термоклин больше подвержен влиянию более старой, менее солёной воды снизу. Исследователи показали, что это перемешивание также замедлится, а значит, эти водные области становятся моложе.

И второй результат, как определило исследование, может быть связан с эффектом «дистанционного управления» от нагревающегося Южного океана вокруг Антарктиды.

«Это меридиональное различие в изменении кислорода и возраста возникает из-за замедления вертикальных скоростей, вызванного сочетанием теплового воздействия Тихоокеанского бассейна и отдалённого Южного океана», — пишут исследователи.

Хотя предыдущие исследования предсказывали сдвиги уровней кислорода в Тихом океане, результаты этой работы дают более детальный взгляд на то, что вероятно произойдёт в разных частях океана, и на то, в какой степени замедлится вертикальная циркуляция воды.

«Прояснение этого физического объяснения укрепляет нашу уверенность в климатических прогнозах и в том, как мы сравниваем их с наблюдаемым снижением кислорода», — пишут исследователи.

Хотя это исследование не включает анализ того, как могут быть затронуты океанические экосистемы, исследователи всё же говорят, что Северный Тихий океан может испытать наиболее значительные изменения с точки зрения того, насколько пригодны воды для морской жизни.

Новости для текущих зон с низким содержанием кислорода немного лучше: потеря кислорода в следующем столетии не должна быть слишком резкой, хотя эти участки воды уже находятся в худшем состоянии с точки зрения обитаемости.

Будущие исследования, опирающиеся на эту работу, должны будут использовать более детальные модели и прогнозы — например, включающие изменения ветровых паттернов, — чтобы получить полную картину того, как будет выглядеть следующий век для Тихого океана.

«Эти вызванные потеплением изменения циркуляции играют ключевую роль в формировании физического, биогеохимического и экосистемного отклика Тихого океана на антропогенное изменение климата», — пишут исследователи.