帖子:为什么海洋可能面临更多的极端喜欢太平洋“Blob”

极端天气是蚀刻的毁灭性的影响到我们的集体记忆。仅2021年一年在北美西部,世界看到了暑期高温创纪录,致命的洪水在欧洲,中国和西非,野火在地中海。

但除了这些事件发生在陆地上,海洋体验极端条件。2015年,北太平洋看到有史以来最大的海洋热浪,简称为“Blob”。

随着地球变暖,海洋热浪可能会变得更强烈、更经常发生和持续时间更长。但正如我们最近的一篇论文自然解释说,我们还将看到更多的场合——与“Blob”——两个或更多类型的极端事件同时发生。

这些“复合”事件可能更具破坏性的影响比一个热浪,影响海洋生物等微小的浮游植物,海鸟和海狮。

在太平洋地区“Blob”

在2015 - 16中,大部分的热带太平洋正在经历创纪录的海洋表面温度与强烈相关厄尔尼诺现象事件,导致广泛的珊瑚礁漂白和死亡。

与此同时,北太平洋看到极端的温暖,在一个事件,被称为“Blob”。在它鼎盛时在2015年,团覆盖约4米平方公里(平方公里)的海洋,从阿拉斯加到加利福尼亚半岛。

Blob对海洋生态系统有巨大的影响,导致初级生产下降,海洋植物的过程生产粮食生活和成长,迫使鱼类和其他生物移动寻找凉爽的栖息地。扩展有害藻类也在贻贝和蟹渔业,造成毁灭性的影响,反过来,导致大规模死亡的海鸟、海豹和海狮。

意料之中的是,Blob抓住了当时的头条新闻。国家地理例如,将其描述为,“煮熟的blob太平洋”。一些Blob的生态后果今天仍然挥之不去,一些海洋动物种群没有完全恢复。

triple-compound的极端事件

我们的研究使用模拟从一个地区性海洋生物地球化学模型探索不仅描述Blob的酷热,而且在东北太平洋上层水体是否当时不寻常的在其他方面。特别是,对其氧含量和酸度(以海水的pH值)。

当两个或更多类型的极端事件发生在一起——在陆地或海洋——它被称为“复合”事件。双重复合(两种类型)甚至triple-compound(三种类型)添加新事件对海洋生态系统和主要畏惧压力。我们的研究着手检查如果团于2013年在北太平洋- 15是一个复合的极端事件,这可能解释的一部分,对海洋生物造成毁灭性的影响。

下图显示了一个timeseries的Blob发生的东北太平洋的一部分。光橙色阴影表示海洋热浪发生时(一个单独的事件)。暗橙色和紫色表示双重复合事件涉及海洋热浪和低氧或极低的pH值,分别。灰色意味着极端同时发生的时候,所有三种类型。

图表显示灰色阴影在2015年的几个月里,在东北太平洋。这表明热浪伴随着极端的酸度和氧气,使至少Blob triple-compound事件的一部分。图表还显示一些双重极端(暗橙色和紫色)在2015年达到峰值前,使Blob时期从2013年到2015年极不寻常的扩展回到1980年代的记录。

triple-compound事件覆盖大面积的海洋,如图所示的灰色区域地图左边所示。灰色的颜色越深,越深的极端条件下渗透到了海洋。

地图显示了triple-compound极端事件扩展一个大弧从加拿大西南部沿海的开放海域,覆盖近0.2平方公里。文中的图表显示,事件可以延伸到水下70米,更多的海洋。

不是不合理,考虑到团的规模和程度,期望的一些观察到对海洋生态系统的影响可能是极端的结果并发海洋酸度和低氧的放大的影响持久的热浪。

未来有更多的极端

作为我们研究的一部分,我们进行了一个极端的全球模型分析在海洋温度、酸度和氧气,使我们的结果团成一个全球视角。

海洋中极端事件是一个全球现象,虽然有热点,最强的极端情况发生。在表面,最严重的极端发生在热带太平洋东部和高中档纬度。更深的海洋中,最强的事件大多发生在低纬度地区。

我们的结果表明,两者之间前工业化时期和现在,海洋热浪已成为10倍和低氧极端大约五倍。附近的海洋酸度极端实质上已成为永久性的,这意味着他们已经增加了近100倍。

这些引人注目的增加是海洋变暖趋势向上的直接后果,氧气耗尽,被称为“脱氧”——和海洋酸化,造成主要由二氧化碳排放到大气中。高信心,因此,我们能说极端海洋热浪和海洋酸化的增加主要是由人类活动引起的。

展望未来,这意味着所有三种类型的极端事件将增加只要大气中的二氧化碳,地球的温度不断增加。这也表明,化合物——两个或两个以上的极端事件同时发生,也更有可能发生在未来。

这一点很重要,因为这些极端事件增加大量新强调海洋生物和生态系统,可能出现很久之前slower-evolving海洋变暖趋势,海洋酸化和海洋脱氧。出现一个极端事件的速度或其复发率可以压倒的机制可用生物应对极端条件,例如。

解决威胁:在三个主要方面

尽管潜在的有害后果的海洋生物和生态系统复合极端事件,他们仍然知之甚少。我们的观点,我们非常需要在三个关键领域加强研究。

第一个问题是分类的标准条件为“极端”。在我们的文章中,我们采用了相对阈值方法,它定义了极端的日子,那些当感兴趣的财产超过第99百分位(在温度和酸化的情况下)或谎言下面第一个百分位(氧气)的季节性的长期平均水平。虽然这是最常用的方法在极端事件的研究,它可能高估了极端对海洋生物的影响,能够迅速适应。

一个从根本上不同的方法包括绝对阈值,如最低氧气浓度维持新陈代谢或点海水酸化,成为腐蚀。这样的标准需要选择一个特定的影响。

其次,直接观察海洋表面以下的极端条件下仍然非常有限。幸运的是,这些正在迅速改善由于最近的发展等生物地球化学阿尔戈——一个部署舰队自主分析浮动实时监测海洋。看着大海内政是至关重要的因为大多数海洋生物生活在几百米。

第三个也是最大的挑战是我们非常有限的极端如何影响生物和生态系统的理解。特别是,很少有人了解双核或triple-compound事件的影响。在我们的论文中,我们概述不同的过程需要更好的理解——在细胞水平一直到那些管理生态系统结构和功能。例如,热休克蛋白的表达有助于稳定基本生理功能在个人极端,和生态系统可以通过改变适应极端的频率增加的物种组成的脆弱的物种。

更好的理解海洋极端——尤其是关于他们对海洋生物和生态系统的影响,将有助于设计策略来应对后果。这可能包括,例如,渔场的暂时关闭,以减少系统上的其他压力。

这一努力也将有助于改善我们的理解的影响slower-evolving流程的海洋变暖,海洋脱氧和海洋酸化过程中遇到极端条件今天预计从现在开始几十年成为常态。