I Sydkinesiska havet, en höjning av havstemperaturen med 2 ° C i juni 2015 förstärktes för att ge en 6 ° C -ökning på Dongsha -atollen, ett grundt korallrev ekosystem, döda cirka 40 procent av det bosatta korallgemenskapen inom några veckor, enligt en studie publicerad i Vetenskapliga rapporter Denna vecka.

Vind och vågor krossar havet, spola korallrev med grunt vatten med havsvatten från det öppna havet för att hjälpa dem att hålla sig svala. Men enligt ny forskning från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), när vädret blir stilla och dessa naturliga kylmekanismer avtar, bara några grader av havsuppvärmning kan visa sig vara dödligt för korallerna som bor där.

Forskare vid WHOI studerade detta fenomen i juni 2015 medan de forskade på Dongsha Atoll, ett nästan perfekt cirkulärt korallrev i det avlägsna Sydkinesiska havet. Resultaten, publicerad den 24 mars, 2017 års nummer av tidningen Vetenskapliga rapporter , lyfta fram den förödelse som orsakas när den globala havsuppvärmningen interagerar med kortlivade väderanomalier, och tillför brådskande till frågan om hur reven kommer att gå under slutet av detta århundrade.

"Dongsha Atoll drabbas vanligtvis av tropiska stormar och starka vindar i juni, som håller korallerna lika svala som det öppna havet, "sa Tom DeCarlo, huvudförfattare till studien och en då doktorand i MIT-WHOI Joint Program in Oceanography. "Men 2015, vädret i juni var exceptionellt lugnt - vid ett tillfälle, det var i princip ingen vind och inga vågor. Detta hade en förstärkande effekt på vattentemperaturerna, som redan kände värmen från global uppvärmning och El Niño. Hela revet blev en gigantisk simbassäng som bara satt där och bakade i solen. "

Enligt DeCarlo, som nu är forskare vid University of Western Australia, det tog bara några dagar med lugna vindar och vågor innan revet tappade sin tillförsel av kallare vatten från det öppna havet. "Vi såg vattentemperaturerna stiga till 36 ° C (97 ° F) - hela 6 ° C över normala sommartemperaturer. Detta fick 100% av korallerna att bleka, och 40% av dem dog, " han sa.

Borta och tillbaka igen

DeCarlo, WHOI -forskaren Anne Cohen, och dykmästare Pat Lohmann, bevittnade starten av massdödningen den sista dagen av deras månadslånga fältbesök i Dongsha. De hade precis avslutat en ekologisk undersökning av korallöverdraget på revet, och innan vi åker hem, hoppade i vattnet för att hämta instrument de använder för att övervaka vattentemperaturen, pH och strömmar. "Det var då vi såg att alla koraller hade blivit vita, "sa DeCarlo." Vi var tvungna att ta våra flyg nästa dag, men situationen såg fruktansvärd ut så Anne skickade tillbaka oss till webbplatsen inom några veckor.

Enligt Cohen, den ledande huvudutredaren på projektet, tidpunkten var anmärkningsvärd eftersom de fortfarande var på plats när blekningen började. "Det är ganska ovanligt att vara ute på en så avlägsen plats som det faktiskt händer en massiv blekningshändelse, "sa Cohen." Från Toms undersökningar, vi visste hur det friska revet såg ut strax före blekningen, så vi kunde göra en direkt jämförelse med postblekningsdata för att bedöma effekterna av uppvärmningen. "

Vid deras återkomst, forskarna seglade tillbaka till revet och såg en grön nyans skimra genom vattnet - ett möjligt tecken på att korallerna klarade sig genom blekningshändelsen och återvände till normalt tillstånd. Men när de dyker in, de insåg att de faktiskt hade sett gröna torvalger som täckte döda koraller. "Detta var det snabbast förkalkande revet vi någonsin har studerat, "sa DeCarlo." Så vi trodde att det skulle ha visat motståndskraft. Men allt hade rasat under några veckor. "

Kylsystemets avstängning

Teamet misstänkte att den förstärkta uppvärmningen berodde på vädret, men de kunde inte automatiskt utesluta möjligheten att färre moln och mer solljus 2015 jämfört med tidigare år hade orsakat händelsen. För att testa denna hypotes, DeCarlo och medförfattare Kristen Davis, använder data som registrerats av instrument som används på revet, genomförde ett antal "värmebudget" -beräkningar för att finslipa de specifika faktorerna som drev den extrema uppvärmningen.

"Vi såg att luft-till-hav-uppvärmningsmekanismer som solljus och lufttemperatur hade förblivit nästan konstant under hela juni, men de vind- och vågdrivna strömmarna som pressade in svalare havsvatten stängdes i princip av under några dagar. Detta var den stora förändringen som fick vattentemperaturerna att stiga på revet, så vår hypotes var korrekt - det ovanligt lugna vädermönstret var den främsta boven, sa DeCarlo.

Skanningshistorik

Vattentemperaturerna stabiliserades i början av juli när vindarna och vågorna slutligen tog fart. Men den omfattande skadan hade redan skett. Med tanke på händelsens omfattning, forskarna ville veta om detta rev tidigare haft liknande extrema temperaturer tidigare, och i så fall om korallerna återhämtade sig. Enligt Cohen, dock, få historiska blekdata fanns för regionen.

"Det här är en superavlägsen plats som tar två timmar att komma till med flyg från fastlandet Taiwan, "sa hon. Det fanns opublicerade konton om blekning 1997, men svårighetsgraden och omfattningen av den händelsen kvantifierades inte.

Utan exakta historiska register, laget borrade kärnprover från koraller som bor på revet och använde datortomografi (CT) för att leta efter signaler om termisk stress tidigare. Skanningarna, som ser ut som ett röntgenmopphandtag, avslöja årsringar eller "band" med varierande densitet i korallens skelett.

"Dessa band är som en historiebok för korallrev, så att du kan räkna tillbaka i tiden till specifika år och händelser, "sa Cohen, som tillskriver sitt labbs unika "paleoperspektiv" till hennes bakgrund inom paleo-oceanografi. "Den ljusare, band med hög densitet, som vi kallar stressband, 'är signaturer av långa och intensiva blekningshändelser. Baserat på kärnor som vi skannade, det verkar som om det bara varit tre tidigare blekningshändelser mellan 1983 och 2015, som alla hände under El Niño -åren. Men vi upptäckte väldigt få stressband i kärnorna, så medan det hade blivit blekning, dessa händelser var inte alls lika allvarliga som 2015. "

Tolkning av CT -skanningsdata, DeCarlo säger att många koraller som hade blekt tidigare verkar ha återhämtat sig. "Skelettrekorden visar att mindre än 50 procent av kolonierna hade blekt under dessa historiska händelser, vilket är en stark kontrast till den 100 procent blekning vi såg 2015. Detta tyder på att området inte hade sett termisk stress så extremt under de senaste fyrtio åren åtminstone - kanske till och med under de senaste 100 åren. "

Revet från 2000 -talet

Studien belyser konsekvenserna för korallrev i grunt vatten när den globala uppvärmningen korsar kortvariga väderanomalier. Men forskarna säger att deras observationer också föreslår möjligheten att klimatmodellprognoser kan underskatta vad vissa korallrev kommer att uppleva när havet fortsätter att värma under detta århundrade.

"De nuvarande globala klimatmodellerna och prognosen för rev är baserade på ett uppvärmningsscenario på 2 ° C för det öppna havet, "sa DeCarlo." Men dessa prognoser brukar inte ta hänsyn till den typ av regionala och lokala väderanomalier vi såg vid Dongsha. När du har väderförstärkningshändelser ovanpå koldioxiddriven havsuppvärmning, det är då det kan bli riktigt dåligt för koraller. Modeller baserade på uppvärmning i öppet hav målar redan en fruktansvärd bild för korallrev, men den skrämmande verkligheten är att de kan vara för optimistiska för många grunda rev. "

"Prognoser baserade på öppna havstemperaturer kanske inte är 100% relevanta för dessa grundvattenmiljöer, där många koralsamhällen bor, "Tillade Cohen." Det är möjligt att korallrev är i mycket mer omedelbar fara än vi har förväntat oss. När globala och regionala avvikelser överensstämmer, en till synes mild två graders uppvärmning kan vara mer som sex grader. "