Морската гореща вълна от 2013-2016 г., известна като "The Blob", затопли огромно пространство от повърхностни води в североизточната част на Тихия океан, нарушавайки морските екосистеми на западното крайбрежие, понижавайки добива на сьомга и нанасяйки щети на търговския риболов. Тя също така предизвика вълна от изследвания на екстремното затопляне на повърхностните океански води.

Но, както показват новите изследвания на Националната океанска и атмосферна администрация (NOAA), морските горещи вълни се случват и дълбоко под водата.

В статия, публикувана в списание Nature Communications, екип, ръководен от изследователи на NOAA, използва комбинация от наблюдения и компютърни модели, за да направи първата широка оценка на дънните морски горещи вълни в продуктивните води на континенталния шелф около Северна Америка.

Морските горещи вълни оказват значително въздействие върху океанските екосистеми в световен мащаб, нарушавайки продуктивността и разпространението на организми - от планктон до китове. Полагат се значителни усилия за изучаване, проследяване и прогнозиране на времето, интензивността, продължителността и физическите фактори на тези събития. Кредит: NOAA Fisheries

"Учените изследват морските горещи вълни на повърхността на морето вече повече от десетилетие", коментира водещият автор Дилън Амая (Dillon Amaya), учен от Лабораторията за физични науки на NOAA. "За първи път успяхме да се потопим по-дълбоко и да оценим как тези екстремни събития се развиват по плиткото морско дъно."

Морските топлинни вълни оказват съществено въздействие върху здравето на океанските екосистеми по целия свят, нарушавайки продуктивността и разпространението на организми, малки като планктона и големи като китовете. В резултат на това се полагат значителни усилия за изучаване, проследяване и прогнозиране на времето, интензивността, продължителността и физическите фактори, които обуславят тези събития.

По-голямата част от тези изследвания са съсредоточени върху екстремните температури на повърхността на океана, за които има много повече висококачествени наблюдения, извършени от спътници, кораби и буйове. Температурите на морската повърхност могат да бъдат също така индикатори за много физически и биохимични характеристики на океана за чувствителни морски екосистеми, което прави анализите по-прости.

Около 90% от излишната топлина, причинена от глобалното затопляне, е била абсорбирана от океана, който се е затоплил с около 1,5 °C през последния век. През последното десетилетие морските горещи вълни са зачестили с около 50%.

Треската, като тази, уловена на кея на залива Хумболт в Калифорния, е представител на тихоокеанските съобщества от дънни риби, които са уязвими от въздействието на дънните горещи топлинни вълни. Кредит: Nicholas Easterbrook/NOAA Fisheries

През последните години учените полагат все по-големи усилия да изследват морските топлинни вълни в целия воден стълб, използвайки ограничените налични данни. Но предишните изследвания не бяха насочени към екстремните температури на океанското дъно по протежение на континенталните шелфове, които осигуряват критични местообитания за жизненоважни промишлени видове като омари, миди, раци, камбала, треска и други дънни риби.

Поради относителната оскъдност на наборите от данни за температурата на дъното учените са използвали продукт за обработка на данни, наречен "реанализ" (reanalysis), за да извършат оценката, която започва с наличните наблюдения и използва компютърни модели, които симулират океанските течения и влиянието на атмосферата, за да "запълнят празните места". Използвайки подобна техника, учените от NOAA успяват да реконструират глобалното време до началото на XIX век.

Тези илюстрации показват средната интензивност на дънните горещи вълни ("топлинни аномалии"), възникнали между 1993 и 2019 г. във всяка от големите морски екосистеми, изследвани от екип от учени на NOAA. Кредит: NOAA Physical Sciences Laboratory

Макар че океанските реанализи съществуват отдавна, те едва наскоро станаха достатъчно добри и с достатъчно висока точност и резолюция, за да изследват характеристиките на океана, включително температурата на дъното, в близост до брега.

Изследователският екип установи, че на континенталните шелфове около Северна Америка дънните морски топлинни вълни са склонни да се задържат по-дълго от повърхностните си аналози и могат да са с по-сериозни сигнали за затопляне от лежащите над тях повърхностни води. Дънните и повърхностните морски топлинни вълни могат да се появят едновременно на едно и също място, особено в по-плитките региони, където повърхностните и дънните води се смесват.

Но дънните морски горещи вълни могат да се появят и с малко или никакви доказателства за затопляне на повърхността, което има важни последици за управлението на икономически важните риболовни дейности.

"Това означава, че може да се случва, без мениджърите да го осъзнават, докато не започнат да се проявяват въздействията", посочва Амая.

През 2015 г. комбинацията от вредни цъфтежи на водорасли и загуба на местообитания на водораслите край западното крайбрежие на Съединените щати - и двете причинени от "The Blob" - довеждат до затваряне на мидени риболовни стопанства, което струва на икономиката над 185 милиона долара според проучване от 2021 г. Промишленият риболов на раци Metacarcinus magister в три щата регистрира загуба от 97,5 млн. долара, като това засяга местния риболов. Крайбрежните общности на Вашингтон и Калифорния са загубили общо 84 млн. долара туристически разходи поради прекратяването на любителския риболов на миди.

Маломерен рак Metacarcinus magister от залива на Сан Франциско. Кредит: Kirsten Macintyre./ California Department of Fish and Wildlife (CC BY 2.0)

Проучване на дънните риби от 2021 г., публикувано от NOAA Fisheries, посочва, че треската в залива на Аляска е намаляла рязко по време на "The Blob", като между 2015 и 2017 г. е отбелязан 71% спад в количеството. От друга страна, младите дънни риби и други морски обитатели в системата на Северното калифорнийско течение са процъфтявали при безпрецедентните океански условия, се посочва в статия от 2019 г. на изследователи от Държавния университет на Орегон и NOAA Fisheries.

Рибата лъв се е превърнала в символ на проблемите с инвазивните видове в западната част на северния Атлантически океан. Популациите им продължават да се разрастват, застрашавайки доброто състояние на кораловите рифове и други морски екосистеми. Това включва и рибите, които зависят от тях с промишлена и развлекателна цел. Кредит: NOAA Fisheries

Необичайно топлите температури на дънните води са свързани и с експанзията на инвазивната риба лъв по югоизточните части на САЩ, избелването на коралите и последващото намаляване на рифовите риби, промените в преживяемостта на младите атлантически трески и изчезването на крайбрежните популации от омари в южната част на Нова Англия.

Според авторите ще бъде важно да се поддържат съществуващите системи за мониторинг на континенталния шелф и да се разработят нови възможности за мониторинг в реално време, за да се предупреждават мениджърите на морските ресурси за условията на затопляне на дъното.

"Знаем, че ранното разпознаване на морските горещи вълни е необходимо за проактивното управление на крайбрежния океан", коментира съавторът Майкъл Джакокс (Michael Jacox), изследовател-океанограф от Лабораторията за физически науки на NOAA. "Сега е ясно, че трябва да обърнем по-голямо внимание на океанското дъно, където живеят някои от най-ценните видове и където горещите вълни могат да се различават от тези на повърхността."

“Bottom marine heatwaves along the continental shelves of North America” by Dillon J. Amaya, Michael G. Jacox, Michael A. Alexander, James D. Scott, Clara Deser, Antonietta Capotondi and Adam S. Phillips, 13 March 2023, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-023-36567-0

Deep Impact: Heat Waves Happen at the Bottom of the Ocean Too, NOAA