Когда ученые говорят о стабильности океана, они имеют ввиду то, насколько разные слои моря перемешиваются друг с другом. Недавнее исследование проанализировало более миллиона образцов и показало, что за последние пять десятилетий стабильность океана росла в шесть раз быстрее, чем ожидали ученые. Полные результаты и выводы опубликованы в журнале Nature.
Стабильность океана является важным регулятором глобального климата и продуктивности морских экосистем, которые кормят значительную часть населения мира. Он контролирует обмен теплом, углеродом, питательными веществами и растворенными газами между верхними и нижними слоями океана.
Таким образом, хотя более стабильный океан может показаться идиллическим, реальность менее утешительна. Это может означать, что верхний слой удерживает больше тепла и содержит меньше питательных веществ, что оказывает большое влияние на жизнь океана и климат.
Чем дальше от экватора к полюсам, тем ниже температура поверхности моря. Это простой момент, но он имеет огромное значение. Поскольку температура, наряду с соленостью и давлением, контролирует плотность морской воды, это означает, что поверхность океана также становится более плотной по мере удаления от тропиков.
Плотность морской воды также увеличивается с глубиной, потому что солнечный свет, согревающий океан, поглощается поверхностью, тогда как глубокий океан полон холодной воды. Изменение плотности с глубиной океанологи называют стабильностью. Чем быстрее плотность увеличивается с глубиной, тем более стабильным считается океан.
Это помогает думать об океане как о разделенном на два слоя, каждый с разным уровнем устойчивости.
Поверхностный смешанный слой занимает верхние (примерно) 100 метров океана и является местом обмена тепла, пресной воды, углерода и растворенных газов с атмосферой. Турбулентность, вызванная ветром и волнами на поверхности моря, смешивает всю воду воедино.
Самый нижний слой, называемый бездной, простирается от нескольких сотен метров до морского дна. Здесь холодно и темно, слабые течения медленно циркулируют по покрытой водой частью планеты, которая остается изолированной от поверхности в течение десятилетий или даже столетий.
Разделение бездны и поверхностного перемешанного слоя называется пикноклином. Мы можем думать об этом как о слое пищевой пленки. Он невидимый и гибкий, но не позволяет воде течь через него. Когда пленка разрывается на клочки, что происходит, когда пикноклин разрывает турбулентность, вода может просачиваться в обоих направлениях. Но, по мере того, как глобальные температуры повышаются и поверхностный слой океана поглощает больше тепла, пикноклин становится более стабильным, что затрудняет смешивание воды на поверхности океана и в бездне.
Лунные медузы нарушают пикноклин в шведском фьорде.
Почему это проблема? Есть невидимая конвейерная лента морской воды, которая перемещает теплую воду от экватора к полюсам, где она охлаждается, становится более плотной и опускается, возвращаясь обратно к экватору на глубине. Во время этого путешествия тепло, поглощаемое поверхностью океана, перемещается в бездну, помогая перераспределить тепловую нагрузку океана, накапливаемую в атмосфере, которая быстро нагревается из-за выбросов парниковых газов.
Если более стабильный пикноклин улавливает больше тепла на поверхности океана, это может нарушить эффективность поглощения океаном избыточного тепла и разрушить чувствительные мелководные экосистемы, такие как коралловые рифы.
И точно так же, как поверхность океана содержит тепло, которое необходимо перемешивать вниз, бездна содержит огромный резервуар питательных веществ, которые необходимо перемешивать вверх.
Строительными блоками большинства морских экосистем является фитопланктон: микроскопические водоросли, которые используют фотосинтез для производства собственной пищи и поглощают огромное количество CO₂ из атмосферы, а также производят большую часть кислорода в мире.
Фитопланктон может расти только при наличии достаточного количества света и питательных веществ. Весной солнечный свет, более длинные дни и слабый ветер позволяют сезонному пикноклину формироваться у поверхности. Любые доступные питательные вещества, задержанные выше этого пикноклина, быстро расходуются фитопланктоном, поскольку он растет во время так называемого весеннего цветения.
Цветение водорослей у побережья юго-запада Англии.
Чтобы фитопланктон на поверхности продолжал расти, питательные вещества из бездны должны пересекать пикноклин. И тут возникает другая проблема. Если фитопланктон испытывает нехватку питательных веществ из-за усиленного пикноклина, тогда для подавляющего большинства океанических организмов, начиная с крошечных микроскопических животных, которые едят водоросли, и мелких рыб, которые их едят, и далее, вверх по пищевой цепочке, пищи становится меньше.
Точно так же, как более стабильный океан менее эффективен в переносе тепла в глубину моря и регулировании климата, он хуже поддерживает и живые пищевые сети на освещенной солнцем поверхности, от которых зависит питание всего сообщества.
Циркуляция океана постоянно развивается с естественными вариациями и изменениями, вызванными деятельностью человека. Возрастающая стабильность пикноклина — лишь часть сложной головоломки, которую океанологи пытаются разрешить.
Чтобы предсказать будущие изменения нашего климата, они используют численные модели океана и атмосферы, которые должны включать все физические процессы, ответственные за их изменение.
В настоящее время еще нет компьютеров, достаточно мощных, чтобы учесть влияние мелкомасштабных турбулентных процессов в модели, моделирующей условия в глобальном масштабе. Но мы знаем, что деятельность человека оказывает большее, чем ожидалось, влияние на фундаментальные аспекты биологических систем нашей планеты. И последствия этого могут нам не понравиться.
Австралийские ученые показали, как глобальное потепление обрекает обитателей океана на голод.
По материалам The Conversation
Читайте также:
Некоторым видам рыб глобальное потепление идет только на пользу
Туристическое страхование часто воспринимается как дополнительная трата средств, которой можно избежать. Однако, это ошибочное представление,…
Открытие учетной записи на игровой площадке обычно вознаграждается подарком. Иногда клиенту для этого достаточно завести…
В мире виноделия существует напиток, который завоевал сердца многих гурманов своим уникальным вкусом и ароматом.…
Рынок азартных развлечений в Украине активно развивается, что заметно по регулярному пополнению списка легальных онлайн-казино.…
Туризм ради игры становится всё более популярным среди путешественников по всему миру. Казино уже давно…
Рассказываем о бонусах Vbet. Мы расскажем о разных видах поощрений - как стандартных для всех…