Varmare vintrar börjar förändra Svarta havets struktur, som kan förskugga hur havssammansättningar kan förändras från framtida klimatförändringar, enligt ny forskning.

En ny studie publicerad i AGU:s Journal of Geophysical Research:Oceans analysera vattentemperaturer, densitet och salthalt i Svarta havet från 2005 till 2019 finner värmande vinterväder värmer Svarta havets mellersta vattenlager, känd som det kalla mellanlagret, som finns mellan det syrefria bottenlagret i havet och det syresatta översta lagret av vatten. Denna uppvärmning gör att det kalla mellanlagret blandas med de andra två skikten med vatten, enligt den nya forskningen.

Detta mellanlager har fluktuerat tidigare, men under de senaste 14 åren har dess kärntemperatur värmts 0,7 grader Celsius (1,26 grader Fahrenheit). Blandningen av det kalla mellanlagret med de andra vattenskikten kan göra det möjligt för vattenmassorna från de djupare skikten i havet att så småningom infiltrera det översta lagret, vilket skulle ha okända effekter på havets marina liv.

Den nya studien antyder att klimatförändringarna får mellanlagret att värmas upp och förändras, men naturliga fluktuationer kan också spela en roll, enligt studiens författare.

Att studera förändringar i mindre vattenförekomster som Svarta havet visar forskare hur större vattendrag kan utvecklas i framtiden. Den nya studien föreslår vad som kan hända med jordens hav när klimatet fortsätter att värma, enligt forskarna.

Vattenmassor, som finns i vattendrag runt om i världen, påverka jordens klimat och flytta näringsämnen runt om i världen. Förändringar i oceanmassornas sammansättning kan omforma globala strömmar, påverkar planetens klimat och ekosystem.

Det är svårt att studera massiva vattenmassor i haven så forskare använder regionala vattenmassor som i Svarta havet för att avgöra hur klimatförändringar kan påverka havsmassor.

"Vi vill åtminstone veta vad som kan hända under olika globala klimatförändringsscenarier, sa Emil Stanev, en fysisk oceanograf vid Helmholtz-Zentrum Geesthacht Center for Materials and Coastal Research i Geesthacht, Tyskland, och huvudförfattare till den nya studien.

Byte av vattenmassor

Svarta havet ligger mellan Balkan och Östeuropa och tar emot vatten från många stora europeiska floder. Det tar också emot och tappar vatten genom Bosporusundet, som förbinder Svarta havet med Medelhavet. Svarta havets vattenstratifiering kommer från blandning av olika vattenkällor, skapa vattenmassor i havet.

Vattenmassor har olika temperaturer, salthalter, och densiteter, vanligtvis identifieras med sina horisontella och vertikala positioner i vattendrag. Svarta havets kalla mellanliggande vattenmassas djup varierar beroende på dess avstånd från stranden. Massan separerar ytvatten med lågt saltinnehåll från bottenvattnet med hög saltlösning. Var och en av havets vattenlager är värd för specifika organismer som är anpassade till dess oceanografiska förhållanden.

Forskare har tidigare studerat Svarta havets kalla mellanlager, men de hade inte analyserat hur det har förändrats över tiden.

"De ägnade inte alltför stor uppmärksamhet åt utvecklingen av vattenmassorna, "Sa Stanev.

I den nya studien, Stanev och hans kollegor kartlade utvecklingen av Svarta havets kalla mellanmassa i 14 år, att jämföra dess utveckling med regionens klimattrender. De använde batteridrivna flottörer för att mäta temperaturen, densitet och salthalt från havsytan ner till 1000 meter (3281 fot) vid olika punkter under säsongerna. De jämförde sedan flottördata med yttemperaturer för att se om det fanns ett samband mellan varmare vintrar och förändringar i den kalla mellanliggande vattenmassans temperatur och salthalt.

De fann att vinterväderfluktuationer förändrade temperaturen och salthalten i det kalla mellanlagret, men densiteten av vattenmassan förblev nästan densamma. Svarta havets kalla mellanlager blev varmare, så att kanterna blandas med havets övre och nedre lager. Om denna trend fortsätter, det kan eventuellt förändra stratifieringen av havet, enligt studiens författare. Omstrukturering av lagren kan leda till sulfider, frätande och skadliga kemikalier på havets botten, upp till ytan, påverkar det marina djurlivet och turismen.

Klimatförändringarna kan värma havet, men naturlig variation kan också vara ansvarig, enligt James Murray, en kemisk oceanograf vid University of Washington, som inte var kopplad till den nya studien. Tidigare forskning både av Murray och andra forskare har visat att Svarta havets vattenlager har cyklat genom varma och svala perioder sedan 1950 -talet.

Dock, Svarta havets kalla mellanlager har aldrig varit så varmt, Tillade Murray.

Både Stanev och Murray är överens om att mer forskning om utvecklingen av Svarta havets lager är nödvändig. Att fortsätta studera Svarta havets kalla mellanlager och dess fluktuationer kommer att indikera om klimatförändringen ligger bakom lagrets gradvisa försvinnande.