帖子:为什么海洋深度是变暖将如何影响海洋生物的关键

世界上的海洋正在多家240000种已知物种,每个都有特定的条件,他们需要成长。

然而,人类造成的气候变化是改变海洋环境通过改变温度、氧含量和酸度水平,威胁这些物种的栖息地。

越来越多的研究致力于研究这些变化将如何影响海洋生物的分布。最终,海洋温度在塑造中发挥最大的作用全球生物多样性的模式根据热,每个物种的公差范围。

因此,可能跟踪海洋生物的分布的变化通过观察海洋温度的演化。例如,研究表明无脊椎动物和鱼类转移向南极的海洋变暖。

然而,大部分的科学文献集中在如何年度或季节性温度变化。同样,许多研究都集中在海洋表面的温度,因为数据可用性。

但现在新的先进的观测系统给科学家丰富的信息通过海洋的深度。在一篇新论文中研究发表在自然气候变化,我们评估热范围从表面到一公里深度是海洋生物变化,这意味着什么。

大西洋鳕鱼,等一个物种变化的热范围可以看到它在很大程度上面临的“小说”这个世纪热环境,根据未来的碳排放。作为响应,它将需要迁移——向极或更深的水域——或适应新的条件。要么选择可能会涉及新的争夺食物和捕食者逃避作为海洋生物在海洋中分布的变化。

当前的温度范围

在过去的二十年里,新观测系统等海洋的网站网络和阿尔戈号/ Bio-ARGO计划——给了科学家前所未有的对世界上的海洋正在改变。

例如,海洋网站网络包括“长期的全球体系,深水参考站测量的变量和监控整个海洋的深度,从海气相互作用到5000米”。

这些监测站的数据使我们能够生产“垂直档案”显示海洋温度通过海洋的深度。在我们的研究中,我们关注六个位置(如下所示)在整个北半球- 3在热带地区,两个在温带地区和一个在高纬度地区。

以下资料显示6个地点的温度范围,在深度1公里,基于观测的最小和最大温度在每个深度和位置。阴影和线表示热范围通知观测和模型模拟,分别。颜色显示上(红色)和低(蓝色)的界限范围。我们假设海洋生物适应当前热范围。

然而,随着海洋变暖,这些热范围界限将会改变。下图展示了不同的方式转变,包括改变温度下限(上),上限(中间)或(底部)。

例如,有几种方式的热范围可能缩小(黄色栏),如温度下限比上限增加更快。相比之下,相反的会看到范围扩大(紫色)。如果两个限制减少,范围将转向一个冷却器(蓝色),而如果这将增加看到温暖的转变(红色)。

实质性改变的时机

我们估计何时何地发生实质性的变化对热范围使用修改的著名的“出现的时间”指标。这个标识的“信号”气候变化的长期趋势变得明显高于自然变化的“噪声”。

特别是,我们想知道在未来越低(Tmin)和上层(达峰时间)温度边界将跨越海洋生态系统的关键电流阈值,如下图所示。

一个例子是当Tmin穿过电流中点温度之间的中点(Tmidpoint Tmin和最高温度),将好“最高生态成功温度”——也就是说,一个给定物种的丰度的温度最高。在这一点上,我们考虑到海洋生态系统受到气候变化的影响。

Tmin跨越目前的最高温度时,我们考虑到生态系统暴露在一个全新的热环境,迫使生物体适应或迁移。由于生物在最高温度变化高度敏感另外,我们估计当达峰时间跨越目前的最高温度。

我们的研究结果显示,这些发展会发生早在“海洋中层的水域(在200至1000米深度)比在“上层的水域(0到200米)。

此外,我们的研究结果显示最高温度的出现从当前自然变化就会发生现在的十年水域低于50米。然而,改变由Tmin的进化不会出现在本世纪末之前在这个深度的水平。

气候“新奇”

所有这些变化将导致热转移范围在6个地点的世纪。

更好的看到关于当前热范围的差异,我们定义了一个“气候新奇”指标占的百分比世纪末(2080年至2100年)热范围,从来没有过的关于历史(1990年至2014年)热范围。

你可以看到在下面的图中,显示了预期变化的热边界的6个地点本世纪末(红色和蓝色线和阴影),以及气候新奇的百分比在海洋深处(紫色的线)。

右边的图表是一个条形显示预期的整体温度变化范围不同的三岁以下的深海排放场景——一个低排放场景符合全球变暖保持在2摄氏度以内(ssp1 - 2.6),大约一个场景符合的上限结合承诺下巴黎协定(ssp2 - 4.5)和一个场景非常高的排放(ssp5 - 8.5)。

你可以看到,大多数热范围预计将温暖和扩大这个世纪(紫色酒吧)或温暖和收缩(黄色栏)。在一些情况下,热范围预计将暖色(红色)或冷色(蓝色)。

气候新奇的图表显示,在高排放高于50米的深度,都站了气候新奇的50%左右,这意味着一半的热范围在2100年将是全新的相对于历史热范围。

这个比例增加至100%左右在几个深度200米以下水平,表明变化在海洋中层的水域将高于上层的水域。

在未来的气候差异

我们的研究需要三对比排放场景,被称为共享社会经济途径(SSPs),描述社会如何发展在这个世纪。

在发射ssp5 - 8.5很高的情况下,全球海洋平均温度增加3-5C到2100 - Tmin穿越电流的出现最高温度可能出现2040年代当在海洋中层的水域。热的气候新奇范围在本世纪末接近100%在这个深度的水平。

这将意味着远洋物种,如大西洋鳕鱼——一个著名的鱼的经济价值作为海洋资源——将受到热环境,将完全不同于当前在短短几十年里。作为回应,这些鱼可能向北迁移或更深,适应其利基小说热范围,并生成进一步的种间竞争对食物和额外的捕食与当地居民的互动。

当适度排放ssp2 - 4.5场景是,新出现的热范围被延迟了几十年,而气候新奇减少整个水柱,只是一些深度约100%的水平低于200米。如果考虑这一场景,缓解计划将给大西洋鳕鱼额外的时间去适应或迁移到更合适的地区。

当减排的场景SSP1.2-6——占全球海洋平均温度增加1-2C到2100年新出现的温度范围是推迟了几年比较温和的场景。

相比之下,减少气候下新奇ssp2 - 4.5相比ssp5 - 8.5 -只在高纬度站相关。尽管延迟对高排放场景,热范围致力于海洋生态系统受到影响,即使世界在本世纪中叶达到零排放。

相反,不同发射场景较低在考虑最高温度的出现。延迟出现的达峰时间穿越电流达峰时间当减排主要是观察在上层水域的温带和高纬度站。

未来的研究考虑竖直维度

这些结果暗示海洋生物生活在开放海域将受到热环境的变化甚至在上层水域发生实质性的变化。

物种的影响尤其对地区没有今年的四个经典的季节,如热带和极地地区——有能力降低的适应温度升高。温暖的海洋温度上阈值的出现会加强他们的弱点。

热带物种可能朝着北方高纬度地区寻找寒冷水域。但这可能使北极的猎物和捕食者的额外压力。

另一个选择是寻找物种在深度热的避难所,只要深入热范围是合适的高压力,减少光和可用的食物。

总的来说,我们的研究表明气候变化对海洋生态系统的影响将比此前认为的不确定。添加在垂直维度揭示了一个更复杂的图片如何海洋热范围将会改变。

因此,它是至关重要的,海洋深处被认为是当试图研究全球变暖对海洋生物的影响。