Объяснитель: как изменение климата влияет на океан?

× Повторная публикация этой статьи Мы рекомендуем вам повторно публиковать статьи «Китайского диалога» в Интернете или в печатном виде в соответствии с лицензией Creative Commons. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашими рекомендациями по повторной публикации, чтобы начать.

25 сентября 2020 г. 9 марта 2022 г.

По мере того как изменение климата усиливает свою хватку, его последствия ощущаются по всей планете. Глобальный океан играет ключевую роль, и до сих пор он поглощал большую часть углекислого газа и избыточного тепла, производимого человеческой деятельностью. Но он также уязвим. Уже происходят некоторые значительные изменения, и нарушение климата в наших морях, похоже, усугубится.

1. Повышение температуры

Около 90% избыточного тепла, удерживаемого атмосферными парниковыми газами, в конечном итоге поглощается Мировым океаном. Поскольку океаны такие большие, изменение температуры морской воды может показаться незначительным — за последнее столетие поверхностный слой моря нагрелся чуть более чем на 0,5°C. Этого все еще достаточно, чтобы вызвать значительные разрушения, и потепление ускоряется.

Вещи расширяются по мере нагревания, становятся менее плотными и занимают больше места. Океаны ничем не отличаются. Действительно, считается, что в период с 1993 по 2010 год тепловое расширение поднимало уровень моря в среднем на 1,1 миллиметра в год, что составляет большую часть наблюдаемого нами общего повышения.

Более теплая вода также влияет на атмосферу над ней. Повышение температуры поверхности моря связано с повышением мощности ураганов и тропических циклонов, что может привести к увеличению числа наиболее сильных штормов категории 4 или 5, обрушившихся на острова и прибрежные районы. Более теплая вода также может растворять меньше углекислого газа, а это означает, что больше его останется в атмосфере, что ускорит глобальное потепление.

Как и на суше, повышение температуры в океанах вызывает разрушительные волны тепла. Они возникают, когда необычные погодные условия или водные течения вызывают повышение температуры воды выше среднего в течение как минимум пяти дней подряд. Но они могут длиться месяцами и даже годами. Морская волна тепла под названием «Капля» висела над северной частью Тихого океана с 2013 по 2015 год и убила миллион морских птиц на западном побережье Соединенных Штатов.

2. Подкисление

Когда углекислый газ растворяется в морской воде, он вступает в реакцию с образованием угольной кислоты: довольно слабой кислоты, но достаточной, чтобы изменить pH морской воды, которая по своей природе является щелочной. По оценкам, со времен промышленной революции растворенный углекислый газ снизил средний pH верхнего слоя океанов на 0,1 единицы pH, примерно с 8,2 до 8,1 (7 — нейтрально).

Это изменение кажется незначительным, но поскольку pH измеряется в логарифмической шкале, на самом деле оно представляет собой почти 30-процентное увеличение кислотности. Это оказывает существенное влияние на химический состав морской воды и зависящие от него экосистемы.

Увеличение кислотности особенно плохо для моллюсков и других форм морской жизни, которые используют минеральный карбонат кальция для формирования своих раковин и экзоскелетов. Более кислая вода может содержать меньше этого минерала, поэтому она менее доступна для так называемых кальцифицирующих организмов, таких как устрицы, моллюски, морские ежи, мелководные кораллы, глубоководные кораллы и известковый планктон. Хуже того, изменение химического состава способствует растворению существующих карбонатных структур.

Кораллы особенно уязвимы. Эксперименты на небольшом участке Большого Барьерного рифа в Австралии показывают, что искусственное снижение уровня углекислого газа в морской воде, что привело к восстановлению pH до доиндустриального уровня, увеличило кальцификацию кораллов на 7%. Затем, когда ученые увеличили количество углекислого газа и таким образом снизили рН океана до уровня, ожидаемого к концу этого века, кальцификация снизилась на треть.

3. Тающий лед

Поскольку изменение климата продолжается, многие ученые считают неизбежным то, что массивные ледяные щиты в Гренландии и Антарктиде рухнут и полностью растают, в конечном итоге вылив достаточно воды в океаны, чтобы поднять глобальный уровень моря на несколько метров. Это займет время — сотни, возможно, тысячи лет — но таяние ускоряется. В настоящее время климатический орган ООН прогнозирует, что при сценарии с низким уровнем выбросов средний уровень моря к концу века поднимется на 61–1,1 м.

К 2050 году повышение уровня моря может вызвать пиковые приливы над сушей, где в настоящее время проживает не менее 300 миллионов человек, в основном в Азии.

Пострадают и прибрежные экосистемы. Пляжи и дюны сталкиваются с более сильными и частыми наводнениями и эрозией, в то время как уязвимые пресноводные места обитания, включая илистые отмели и болота, необходимые для размножения видов птиц, будут затоплены морской водой.

Морской лед, который образуется при замерзании морской воды каждую полярную зиму, каждое лето тает и истончается все больше и больше. Таяние этого льда не оказывает существенного влияния на уровень моря, но создает большие проблемы для существ, которые полагаются на него как на среду обитания. В частности, белые медведи нуждаются в морском льду для охоты на тюленей, и исследования показывают, что многие из 25 000 медведей, которые, по оценкам, остаются в Арктике, испытывают трудности. Было обнаружено, что одна колония животных в южной части моря Бофорта, на северо-востоке Аляски и в Канаде, сократилась на 40% в период с 2001 по 2010 год.

4. Изменения океанских течений

Океанические течения уязвимы к последствиям изменения климата. В настоящее время эти течения действуют как массивные глобальные конвейерные ленты: когда ветры проталкиваются через атмосферу от теплого экватора к более холодным полюсам, они увлекают за собой поверхностные воды. Охлажденная холодным полярным воздухом, эта вода становится более плотной и, таким образом, опускается в глубины океана, где ее отталкивает обратно к экватору (становясь теплее, менее плотной и поднимающейся по мере продвижения) следующей порцией более плотной воды, поступающей сверху. . Циклы идут по кругу, транспортируя и смешивая питательные вещества по мере их движения.

Тающий лед мешает работе этой системы. Огромное количество пресной воды, льющейся на полюса, снижает плотность морской воды, из-за чего она тонет медленнее. Без такой же движущей вниз силы весь глобальный цикл может ослабнуть. В 2018 году ученые предположили, что основное течение в Атлантическом океане замедлилось примерно на 15%. И некоторые исследования предсказывают, что к 2100 году этот показатель может ухудшиться до более чем 30%.

Основываясь на том, что произошло в прошлом, ученые говорят, что более медленные океанские течения могут привести к значительным изменениям в атмосфере Земли и, следовательно, в погоде. Зимы в Европе могут быть намного холоднее (эта идея доведена до крайности в фильме «Послезавтра»). Тем временем воды Южной Атлантики могут стать теплее, а поскольку температура поверхности моря влияет на ветер и осадки, это может нарушить циклы муссонов, которые жизненно важны для сельскохозяйственных культур в Азии и Южной Америке.

5. Деоксигенация

Океанические существа полагаются на кислород, растворенный в морской воде, точно так же, как мы дышим им из атмосферы. Но изменение климата постепенно истощает кислород из морей: считается, что с 1960 по 2010 год было потеряно около 1-2%, а к 2100 году эта цифра может возрасти до 4%.

Есть несколько причин. Более теплая вода может удерживать меньше газа, а нарушение океанских течений ограничивает количество кислорода, переносимого с поверхности на глубину.

Растущая проблема возникает, когда удобрения и другие питательные вещества, добавленные в сельскохозяйственные почвы, стекают в реки и в конечном итоге попадают в прибрежные воды. Подстегиваемые неожиданным поступлением пищи, водоросли могут быстро расти и размножаться, образуя массивные плавающие цветы, иногда называемые зелеными (или красными) приливами. Это может быть проблематично, например, из-за выброса химических веществ, токсичных для рыб. А когда водоросли умирают и тонут, микробы, разлагающие цветки в глубине, поглощают кислород из окружающей воды.

В тяжелых случаях уровень растворенного кислорода может упасть настолько низко, что части глубокого океана станут бесплодными. Глобальное исследование 2008 года выявило не менее 405 таких мертвых зон по сравнению с 49 в 1960-х годах. Возможно, больше всего пострадало Балтийское море. Несмотря на усилия по ограничению сельскохозяйственных стоков из близлежащих стран, на Балтике по-прежнему существует огромная мертвая зона площадью около 70 000 квадратных километров — размером примерно с Ирландию.

6. Разрушение морской пищевой цепи

Изменение климата уже оказывает влияние на морскую жизнь — от крупной рыбы до цианобактерий — из-за чрезмерного вылова рыбы и загрязнения. По мере того, как моря нагреваются, а течения меняются, некоторые морские обитатели могут просто перемещаться, например, в сторону более прохладной воды полюсов. Эти сдвиги в распределении имеют косвенные последствия для видов, которые ими питаются: от людей, пытающихся поймать тунца, до рыб, ищущих зоопланктон. В условиях стресса из-за перемещения ресурсов виды особенно уязвимы, если они уже ослаблены закислением и кислородным голоданием.

Изменения взаимосвязанных и сложных систем пищевых сетей трудно предсказать. Рыболовство в некоторых районах может действительно получить импульс, поскольку в их сети попадаются новые ценные виды. Но, в целом, влияние, вероятно, будет плохим. Исследование, проведенное в прошлом году, показало, что более теплые воды сократили общее количество рыбы, которую можно ловить экологически безопасным способом, на 4% с 1930-х годов. Больше всего пострадало Японское море, где размер промысла сократился на 35% из-за потепления. В Восточно-Китайском море падение составило 8%.

Сокращение вылова рыбы в будущем поставит под угрозу продовольственную безопасность значительной части растущего населения мира. По данным ООН, рыба обеспечивает более 3,1 миллиарда человек не менее чем 20% животного белка. Это также важный источник жирных кислот и микроэлементов. В настоящее время рыба обеспечивает 17% всего белка, потребляемого в мире, и ожидается, что спрос будет продолжать расти по мере роста доходов в развивающихся странах.