En ny global havsmodell visar hur havsprocesser påverkar marina värmeböljor på djupet utanför Australiens västkust. Här, en fallstudie av en katastrofal "Ningaloo Niño"-händelse visar hur en marin värmebölja påverkade havsvattentemperaturerna på djupet under den australa vintern 2011/2012. Kredit:Woods Hole Oceanographic Institution
Nordamerika upplevde en serie farliga värmeböljor under sommaren 2020, slår rekord från kust till kust. I havet, extrema uppvärmningsförhållanden blir också mer frekventa och intensiva. Två nya studier från Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) undersöker marina värmeböljor och strömmar vid kanten av kontinentalsockeln, som påverkar den regionala havscirkulationen och det marina livet.
I en tidning publicerad 17 september i Journal of Climate , WHOI-oceanografer och samarbetspartners vid GEOMAR Helmholtz Center for Ocean Research Kiel i Tyskland använder en ny modell för att förstå hur havsprocesser påverkar marina värmeböljor på djupet utanför Australiens västkust. Känd som "Ningaloo Niño, "dessa extrema uppvärmningshändelser har orsakat massdöd av marina organismer, korallblekning, och potentiellt permanenta ekosystemskiften, som alla påverkar fisket och de ekonomier som är beroende av dem.
"Det här området är en hotspot för ökande temperaturer och extrema händelser, med drastiska effekter på regionala marina arter, " sa huvudförfattaren Svenja Ryan. "Det är viktigt att förstå var i vattenpelaren temperatur- och salthaltsförändringar sker så att du kan avgöra hur ekosystemet kommer att påverkas."
För första gången i södra Indiska oceanen, Ryan och hennes medförfattare, WHOI:s fysiska oceanografer Caroline Ummenhofer och Glen Gawarkiewicz, visade att effekterna av marina värmeböljor sträcker sig till 300 meter eller mer under ytan längs hela Australiens västkust. De fann att under La Niña-åren, den söderutflytande Leeuwinströmmen blir starkare och förknippas med varma temperaturavvikelser på större djup. Dessa förhållanden observerades under den marina värmeböljan 2011 som ledde till den första registrerade korallblekningen vid Ningaloo Reef, ett världsarv, och omfattande förlust av en närliggande kelpskog. Under El Niño-perioder, temperatur- och salthaltsavvikelser associerade med marina värmeböljor är begränsade till havsytan, visar att komplexa havsprocesser spelar en viktig roll i djupet av extrema händelser.
Ryan och hennes kollegor använder en liknande modelleringsmetod för att studera marina värmeböljor i nordvästra Atlanten. "Utmaningen, vart du än går, är att marina värmeböljor har så många drivkrafter, ", sa Ryan. "Att förstå olika typer av händelser och deras tillhörande djupstruktur är avgörande för regionala konsekvensbedömningar och anpassningsstrategier, såväl som för att förutsäga potentiella förändringar i ett framtida klimat."
Mid-Atlantic Bight Shelfbreak Jet, visas här som en tunn orange pil, är en kallvattenström som flyter söderut längs kontinentalsockeln från Labrador till Cape Hatteras. En WHOI-studie visade att strömmen har avtagit med 10 % under de senaste 25 åren, en förändring förenlig med gradvis uppvärmning av vattnet på kontinentalsockeln, och med potentiella konsekvenser för fisket. Kredit:NOAA
Medan modeller tillåter forskare att förstå och förutsäga förändringar i storskaliga havsprocesser, dessa modeller förlitar sig på data som samlas in på fältet. I en studie publicerad 30 augusti, 2020, i Journal of Geophysical Research :Hav , huvudförfattaren Jacob Forsyth använde sig av 25 års oceanografiska data som samlats in av containerfartyget (CMV) Oleander på sina veckoresor mellan New Jersey och Bermuda. Dessa mätningar ger värdefull insikt i Mid-Atlantic Bight Shelfbreak Jet, en kallvattenström som rinner söderut längs kontinentalsockeln från Labrador till Cape Hatteras.
Forsyth, en doktorand i MIT-WHOI Joint Program och hans medförfattare, Gawarkiewicz och WHOI:s fysiska oceanograf Magdalena Andres, märkte ett distinkt samband mellan nuvarande och förändrade havstemperaturer. Shelfbreak Jet förändras inte bara säsongsmässigt – saktar ner avsevärt från vinter till sommar – de fann också att den hade avtagit med cirka 10 procent sedan datainsamlingen började 1992. Avmattningen av jetplanen är förenlig med den långsiktiga uppvärmningen av kontinentalsockeln.
"Shelfbreak Jet är förknippat med uppväxten av näringsämnen, som påverkar fiskets produktivitet, ", sa Gawarkiewicz. "När marina värmeböljor blir vanligare, vi måste förstå hur det länkar till jetplanet."
Från och med 2000, forskare började märka att virvlar av varma, saltvatten som bryter av Golfströmmen – känd som "varma kärnringar" – hade nästan fördubblats i antal utanför New Englands kontinentalsockel. Dessa ringar gör inte bara att vattentemperaturen och salthalten ökar, de trycker Shelfbreak Jet mot stranden, och ibland helt stänga av eller ändra riktningen på dess flöde. Författarna noterade att skiftande strömmar och temperaturer på kontinentalsockeln redan har föranlett förändringar i nyckelfisket i New England:kallälskande hummer rör sig långsamt till havs, medan kortfenad bläckfisk är mer vanligt förekommande närmare stranden.
"Du kan kalla det en "bläckfisk comeback", där några av dessa ringar kommer till kontinentalsockeln packad med bläckfisk. Andra har ingen, " sa Gawarkiewicz. "Jacobs arbete är ett viktigt steg i att reda ut detta mysterium och hjälpa oss att förutsäga hur strömmar och hylltemperaturer kommer att reagera på ringar som närmar sig."
De oceanografiska data som samlats in av CMV Oleander är väsentliga för att förstå snabbt skiftande dynamik i ett komplext system, sa medförfattarna. Tidigare studier förlitar sig på satellitdata, som är begränsade till mätningar av havsytan över ett brett område. "Att titta på ytan kanske inte berättar hela historien om vad som händer när ringar närmar sig kontinentalsockeln, eller deras effekter på uppväxt, ", sa Forsyth. "Det här dokumentet visar hur viktigt det är att ha den här typen av långtidsövervakning."
