Med hjälp av en modell som utvecklats vid GFC, forskare har framgångsrikt simulerat Svarta havets långtidsströmmar, saltvattenhalt och temperatur för första gången.

Den genomsnittliga yttemperaturen i Svarta havet kanske inte har stigit, enligt de överraskande resultaten av en ny studie från GFC.

Studien använde en modell för att simulera möjliga temperaturförändringar och förutsäga långsiktiga trender i Svarta havets hydrodynamik.

Medan ytan inte visade någon långsiktig uppvärmningstrend, samma simuleringar indikerade också att medeltemperaturen på 50 meter under ytan kan komma att stiga.

Svarta havet har unika naturförhållanden som en positiv nettobalans av sötvatten och mycket specifika lokala strömmar. Observationsdata om temperaturförändringar är varierande och knapphändiga. Som sådan är det inte klart vilka effekter klimatförändringarna har haft på Svarta havets vattentemperaturer.

Havet har genomgått en betydande ekologisk försämring sedan 1970-talet, till stor del beror på föroreningar, överfiske och naturliga klimatvariationer. Att kartlägga trender i dess ekosystem och simulera framtidsscenarier är avgörande för att förstå hur havets egenskaper kan utvecklas i framtiden till följd av klimatförändringar och politiska beslut.

Viktigaste resultaten

Simuleringarna i denna studie, som täcker fem decennier, visar ingen signifikant långsiktig trend i Svarta havets genomsnittliga ytvattentemperatur. Denna brist på trend är ett helt nytt resultat baserat på en långsiktig simulering som tidigare inte hade genomförts framgångsrikt.

Simuleringen kördes under hela perioden 1960 – 2015 och resultaten kontrollerades mot kända data, både från satellitinformation tillgänglig under de senaste tjugo åren och mindre fullständiga data från tidigare decennier.

Innan denna studie slutförs, forskare hade förlitat sig på sparsamma yttemperaturdata från fartygskryssningar för att förstå havets egenskaper under de tidigare decennierna.

Dock, de få datapunkter som finns för denna period har inte räckt för att bevisa en avgörande trend. Faktiskt, under decenniet mellan 1966 och 1975 finns praktiskt taget inga observationsdata tillgängliga alls.

Resultaten av simuleringen, medan du fyller i luckorna, kom också som en överraskning för forskare som förväntade sig att se åtminstone någon uppvärmningstrend mellan 1960 och 2015. Resultaten står också i direkt kontrast till tidigare simuleringar av det närliggande Medelhavet, som blir varmare.

Forskare var också förvånade över att finna en signifikant sjunkande trend i ytsalthalt på 0,02 % per år, återigen i direkt kontrast till den ökande ytsalthalten som finns i Medelhavet. Simuleringarna fann ingen individuell korrelation mellan salthalt och vindhastighet/riktning, eller faktiskt med en ökning av färskvattentillförseln från de många floder som rinner ut i Svarta havet.

Detta tyder på att kombinationer av väderförhållanden är ansvariga för trenden.

Vidare, studien identifierar tre distinkta perioder där det skedde en betydande förändring av saltvatten- och temperaturegenskaperna i Svarta havet - 1960-1970, 1970-1995 och 1995-2015. Detta kan vara relaterat till förändringar i havets strömmar, eftersom perioderna också kännetecknades av betydande förändringar från en svag och sönderfallen strömcirkulation under den första perioden, till en stark huvudsaklig "Rim Current"-cirkulation under den andra och tredje perioden.

Under hela simuleringsperioden, stärkandet av denna cirkulation kan ses, åtföljd av intensifierad bildning av små, lokaliserade virvlar som går mot strömmen.

Den större bilden

Jorden blir varmare, men detta sker inte jämnt över planeten och vissa regioner värms upp snabbare än andra. Så även om Svarta havet kanske inte påverkas starkt, detta kompenseras sannolikt av andra regioner som värms upp i snabbare takt än jordklotet som helhet.

Till exempel, havsytan nära Texas när orkanen Harvey dånade mot Houston var bland jordens varmaste.

Även om det kan låta som goda nyheter att det inte har skett någon långsiktig ökning av ytvattentemperaturerna i Svarta havet, detta betyder inte att den är opåverkad av den globala uppvärmningen. Dessa effekter kan döljas eller mildras av det faktum att lufttemperaturen i regionen värms upp.

Verkligen, studien tittade också på medeltemperaturtrender på specifika djup och fann en positiv trend vid 50 meter under ytan, vilket tyder på en uppvärmning av det djupare vattnet före ytskiktet.

Bakgrund

Flera unika naturliga förhållanden i Svarta havet är välkända:den så kallade "kantströmmen" med stark vattencirkulation runt havets omkrets; det kalla mellanskiktet (CIL) av vatten under ytnivån; och den höga nivån av anoxiskt vatten, som utgör över 90 % av bassängens djupvattenvolym.

Dock, nuvarande kunskap om den rumsliga och tidsmässiga dynamiken i Svarta havets saltinnehåll och temperaturegenskaper är mycket mer begränsad, på grund av bristande data och sparsam fördelning av befintliga mätningar.

Med denna kunskapslucka i åtanke, forskare vid GFC försökte utveckla en modell som kan reproducera Svarta havets temperatur och saltvatteninnehåll på lång sikt.

Under studien, genomfördes som en del av EU:s scenariosimuleringar av det föränderliga Svarta havets ekosystem (SIMSEA)-projektet, kontinuerliga simuleringar för perioden 1960-2015 genomfördes.

Forskarna använde en högupplöst General Estuarine Transport Model (GETM) med specifika ekvationer utformade för att exakt återge Svarta havets huvudsakliga fysiska egenskaper utan att förlita sig på knappa observations- och klimatologiska data.

Studien är den första framgångsrika Svartahavsmodellen baserad på GETM och har publicerats i Journal of Geophysical Research . Den framgångsrika valideringen och den långsiktiga tillämpningen av den använda modellen kommer att införlivas i framtida prognoser och simuleringar.