University of California, Irvine-forskare förväntar sig att världens fiske i genomsnitt, 20 procent mindre produktiv år 2300, med de i Nordatlanten ner nästan 60 procent och de i stora delar av västra Stilla havet upplever nedgångar på mer än 50 procent.

I en studie publicerad denna vecka i Vetenskap , UCI-klimatologer beskriver resultaten av datorsimuleringar som visar en värld som är utsatt för nästan tre århundraden av otyglad global uppvärmning. Denna dystra framtid kommer att kännetecknas av en ökning med 9,6 grader Celsius (17 grader Fahrenheit) i genomsnittlig ytlufttemperatur, nästan 10 gånger den uppvärmning vi har sett hittills. Den förlängda klimatuppvärmningen kommer drastiskt att förändra vindmönster, öka havsytans temperaturer och smälta nästan all havsis i polarområdena.

"Dessa förhållanden kommer att orsaka förändringar i växtplanktontillväxt och havscirkulation runt Antarktis, med nettoeffekten av att överföra näringsämnen från övre havet till djuphavet, " sa huvudförfattaren J. Keith Moore, UCI professor i jordsystemvetenskap. "Marina ekosystem överallt i norr kommer i allt högre grad att svälta efter näringsämnen, vilket leder till mindre primärproduktion (fotosyntes) av växtplankton, som utgör basen för havets näringskedjor."

I dagens hav, näringsämnen förs upp till ytan runt Antarktis men rör sig sedan norrut och flyter så småningom in på de låga breddgraderna, stödja plankton- och fiskbestånden där, sa Moore. Med ökad växtplanktontillväxt runt Antarktis, överföringen av näringsämnen norrut kommer att minska kraftigt.

"Det slutar med att du fångar näringsämnena nära Antarktis, " han sa.

Det finns tre nyckelfaktorer som driver ökad växtplanktontillväxt runt Antarktis, enligt Moore:den långsiktiga uppvärmningstrenden i haven, de förändringar i vindar som orsakas av den globala klimatuppvärmningen och, mest betydande, nästan eliminering av havsis längs Antarktis kust.

"Utan den flytande isen, som blockerar mycket av ljuset idag, du får ökad fotosyntes, ", sa Moore. "Kombinerat med varmare havstemperaturer under hela året, detta leder till en längre växtsäsong och snabbare planktontillväxt. Starkare vindar driver ökad uppströmning, tar upp näringsämnen till ytan, vilket resulterar i högre näringskoncentrationer och mer planktontillväxt nära Antarktis."

Kväve och fosfor är viktiga näringsämnen som stödjer tillväxten av växtplankton i havet. Eftersom dessa element blir alltmer utarmade överallt i norr, växtplanktonpopulationerna minskar och bristen ekar upp genom näringskedjan, i slutändan påverkar fisken som människor fångar och äter. Moore och hans forskarkollegor använde en empirisk modell som kopplade planktontillväxt till dagens fiskfångster och tog sedan hänsyn till minskande näringsämnen och planktonpopulationer på grund av klimatuppvärmningen under de kommande århundradena.

"Genom att titta på nedgången i fiskfoder över tid, vi kan uppskatta hur mycket vår totala potentiella fiskefångst skulle kunna minskas, sa Moore, som hjälpte till att utveckla Community Earth System Model som används i denna studie.

Han betonade vikten av att se längre in i framtiden med klimatmodeller, något som inte ofta görs på grund av de beräkningsresurser som sådan modellering kräver. Månader av beräkningar med hjälp av tusentals centrala bearbetningsenheter behövdes för att simulera klimatet och haven upp till 2300. Men stoppa klimatstudier i slutet av vårt nuvarande århundrade, som är vanligt bland forskare och beslutsfattare, är otillräckligt med tanke på hur lång tid det tar för havet att absorbera och svara på värme som fångas av jordens atmosfär idag, sa Moore.

"Klimatet värms upp snabbt nu, men i havet, det mesta av den tillförda värmen finns fortfarande precis vid ytan. Det tar århundraden för den värmen att arbeta sig in i det djupare havet, förändra cirkulationen och ta bort havsisen, som är en stor del av denna process, " han sa.

"Det här är vad som kommer att hända om vi inte bromsar den globala uppvärmningen, och det är ganska katastrofalt för haven, ", betonade Moore. "Det finns fortfarande tid att undvika det mesta av denna uppvärmning och nå ett stabilt klimat i slutet av detta århundrade, men för att göra det, vi måste aggressivt minska vår användning av fossila bränslen och utsläpp av växthusgaser."