Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Морская волна тепло (MHW) представляет собой короткий период аномально высоких температур в море или океане . Морские волны тепла вызваны множеством факторов [1] [2] [3] и были связаны с серьезными изменениями биоразнообразия, такими как болезнь морских звезд , [4] [5] токсичное цветение водорослей , [6] и массовая смертность бентосные сообщества . [7]

Крупные морские периоды аномальной жары, такие как Большой Барьерный риф 2002 г. [8] Средиземное море 2003 г. [7] Северо-Западная Атлантика 2012 г. [1] [9] и Северо-Восточная часть Тихого океана 2013–2016 гг. [10] [11] , имели серьезные и долгосрочные последствия. об океанографических и биологических условиях в этих районах. [7] [12] [6] Отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК) о глобальном потеплении на 1,5 ° C «практически уверен» в том, что глобальный океан поглотил более 90% избыточного тепла в наших климатических системах, скорость потепления океана удвоилось, и MHW события по частоте удвоилось с 1982 г. [13] UnderВ сценариях RCP 4.5 и RCP 6.0 будут серьезные воздействия на наземные и океанические экосистемы, поскольку океан продолжает нагреваться. [13] [14] [15]

Определение [ править ]

Морская волна тепла - это дискретное продолжительное явление аномально теплой воды. [16] Требования к событиям с теплой водой, которые должны быть описаны как MHW, включают продолжительность 5 или более дней, температуры выше 90-го процентиля 30-летних местных измерений, не более 3 дней охлаждения и происходящие в конкретном регионе. [16]

Недавняя работа Международной рабочей группы по морским волнам тепла предложила систему категоризации, позволяющую исследователям и политикам определять эти экстремальные явления и изучать их влияние на биологические системы. [17]

Категории [ править ]

Категории морских волн тепла, определенные в Hobday et al. (2018)

Количественная и качественная категоризация MHW, определяется сильной жара Международной рабочей группы по морской, устанавливает систему именования, типологию и характеристики для событий MHW. [16] [17] Система именования применяется по месту и году; например, Средиземноморье 2003. [17] [7] Это позволяет исследователям сравнивать движущие силы и характеристики каждого события, географические и исторические тенденции MHW и легко сообщать о событиях MHW, когда они происходят в режиме реального времени. Система категоризации представляет собой шкалу от 1 до 4. [17]Категория 1 - это умеренное событие, Категория 2 - сильное событие, Категория 3 - серьезное событие, и Категория 4 - экстремальное событие. Категория, применяемая к каждому событию в режиме реального времени, определяется в первую очередь аномалиями температуры поверхности моря (SSTA), но в долгосрочной перспективе включает типологию и характеристики. [17] Типы MHW: Симметричный, Медленное начало, Быстрое начало, Низкая интенсивность и Высокая интенсивность. [16] События MHW могут иметь несколько категорий, например, медленное начало, высокая интенсивность. Характеристики событий MHW включают продолжительность, интенсивность (максимальная, средняя, ​​совокупная), скорость начала, скорость снижения, регионы и частота. [16]

Драйверы [ править ]

Примеры региональных колебаний ENSO, ASO и NAO взяты из NOAA.org [18]

Движущие силы событий MHW можно разбить на локальные процессы, процессы телесвязи и региональные климатические модели . [1] [2] [3] Было предложено два количественных измерения этих факторов для определения MHW, средней температуры поверхности моря и изменчивости температуры поверхности моря. [17] [1] [3] На локальном уровне в событиях MHW преобладают океаническая адвекция , потоки воздух-море, стабильность термоклина и ветровое напряжение . [1] Процессы телесвязи относятся к климатическим и погодным условиям, которые соединяют географически удаленные районы. [19]Для MHW процесс телесвязи, который играет доминирующую роль, - это атмосферное блокирование / оседание , положение струйного течения , океанические волны Кельвина , региональное ветровое напряжение , теплая температура приземного воздуха и сезонные колебания климата . Эти процессы вносят вклад в тенденции регионального потепления, которые непропорционально влияют на западные пограничные течения. [1] Региональные климатические модели, такие как междекадные колебания, такие как Южное колебание Эль-Ниньо (ENSO), внесли свой вклад в такие явления MHW, как « Капля » в северо-восточной части Тихого океана. [20]Движущие силы, действующие в масштабе биогеографических областей или Земли в целом, - это декадные колебания, такие как Тихоокеанские декадные колебания (PDO) и антропогенное потепление океана. [1] [3] [13]

События [ править ]

MHW, получивший название «Blob», произошел в северо-восточной части Тихого океана в 2013–2016 годах. [21]

Температуры поверхности моря регистрируются с 1904 года в Порт-Эрине, Великобритания [3], и продолжают регистрироваться глобальными организациями, такими как IPCC , Международная рабочая группа по морским волнам тепла, NOAA , NASA и многими другими. События можно идентифицировать с 1925 года по настоящее время. [3] Приведенный ниже список не является полным представлением всех записанных событий MHW.

Список: 1) Средиземное море 1999, 2003, 2006 [17] [1] [7] 2) Западная Австралия 1999, 2011 [17] [1] [22] 3) Северо-западная Атлантика 2012, 2016 [17] [1] [9 ] ] [23] 4) Северо-восточная часть Тихого океана, 2013–2016 гг., «Капля» [10] [11] 5) Большой Барьерный риф, 1998, 2002, 2016 гг. [17] [1] [8] 6) Тасманово море, 2015 г. [17] [ 1]


Распределение MHW в 1999–2019 гг.
ИмяКатегорияПродолжительность (дни)Интенсивность (° C)Площадь (мкм 2 )
Средиземноморье 1999181.9NA
Средиземноморье 20032105.50,5
Средиземноморье 2003228 год4.61.2
Средиземноморье 20062334.0NA
Западная Австралия 199931322.1NA
Западная Австралия 20114664.90,95
Большой Барьерный риф 20162554.02,6
Тасманово море 201522522,7NA
Северо-западная Атлантика 201231324.30,1–0,3
Северо-восточная часть Тихого океана 201537112,64,5–11,7
Санта-Барбара 20153935.1NA

Биологические воздействия [ править ]

Изменения в термической среде наземных и морских организмов могут иметь серьезные последствия для их здоровья и благополучия. [12] [14] было показано, что события MHW увеличивают деградацию среды обитания, [15] [24] изменяют дисперсию ареала видов, [12] усложняют управление экологически и экономически важными промыслами, [10] способствуют массовой гибели видов, [ 7] [6] [4] и в целом меняют экосистемы. [8] [25] Деградация среды обитания происходит из-за изменения термической среды и последующей реструктуризации, а иногда и полной утраты биогенных местообитаний, таких как заросли водорослей ,кораллы и леса ламинарии . [15] [24] Эти среды обитания содержат значительную часть биоразнообразия океанов. [12] Изменения в системах океанических течений и местных термальных средах сместили ареал многих тропических видов на север, в то время как виды умеренного климата потеряли свои южные пределы. Значительные сдвиги ареала вместе со вспышками токсичного цветения водорослей повлияли на многие виды таксонов. [6] Управление этими пораженными видами становится все труднее, поскольку они мигрируют через границы управления и меняется динамика трофической сети . Снижение численности видов, например, массовая смертность 25 донных животных.Виды в Средиземном море в 2003 году, болезнь истощения морских звезд и обесцвечивание кораллов были связаны с повышением температуры поверхности моря. [7] [12] [4] Воздействие более частых и продолжительных событий MHW будет иметь серьезные последствия для распространения видов. [13]

Прогнозируемые эффекты [ править ]

Изменения атмосферы океана между 1925–1954 и 1987–2016 годами показывают увеличение частоты на 34%, увеличение продолжительности на 17% и увеличение на 54% общего количества годовых дней при MHW с использованием моделирования IPCC RCP MHW, прогнозируемого глобального среднего значения RCP 4.5 и RCP 6.0. [15] 24 сентября 2019 года МГЭИК опубликовала свой отчет «Океан и криосфера в меняющемся климате», и в этом отчете MHW упоминается 72 раза. RCP сценарии 2.6-8.5 показывают глобальные средние температуры поверхности растет 1,6-2,0 ° C между 2031-2050 и продолжает расти до 1.6-4.3 ° C между 2081-2100. [13] Для температуры поверхности моря это приводит к увеличению в среднем на 0,9–1,3 ° C в период с 2031 по 2050 год и на 1,0–3,7 ° C в период с 2081 по 2020 год. [13]Многие виды уже испытывают эти температурные сдвиги во время событий MHW. [16] [17] Существует множество факторов повышенного риска и воздействия на здоровье многих прибрежных и внутренних населенных пунктов по мере повышения глобальной средней температуры и экстремальной жары. [14]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e f g h i j k l Холбрук, Нил Дж .; Scannell, Hillary A .; Сен Гупта, Александр; Benthuysen, Jessica A .; Фэн, Мин; Оливер, Эрик CJ; Александр, Лиза В .; Берроуз, Майкл Т .; Донат, Маркус Г .; Hobday, Алистер Дж .; Мур, Пиппа Дж. (14.06.2019). «Глобальная оценка морских волн тепла и их драйверов» . Nature Communications . 10 (1): 2624. Bibcode : 2019NatCo..10.2624H . DOI : 10.1038 / s41467-019-10206-Z . ISSN  2041-1723 . PMC  6570771. PMID  31201309 .
  2. ^ a b Оливер, Эрик CJ (2019-08-01). «Среднее потепление, а не изменчивость, определяет тенденции морских волн тепла». Климатическая динамика . 53 (3): 1653–1659. Bibcode : 2019ClDy ... 53.1653O . DOI : 10.1007 / s00382-019-04707-2 . ISSN 1432-0894 . S2CID 135167065 .  
  3. ^ a b c d e f Оливер, Эрик CJ; Донат, Маркус Г .; Берроуз, Майкл Т .; Мур, Пиппа Дж .; Смейл, Дэн А .; Александр, Лиза В .; Benthuysen, Jessica A .; Фэн, Мин; Сен Гупта, Алекс; Hobday, Алистер Дж .; Холбрук, Нил Дж. (2018-04-10). «Более продолжительные и частые морские волны тепла за последнее столетие» . Nature Communications . 9 (1): 1324. Bibcode : 2018NatCo ... 9.1324O . DOI : 10.1038 / s41467-018-03732-9 . ISSN 2041-1723 . PMC 5893591 . PMID 29636482 .   
  4. ^ a b c Бейтс, AE; Хилтон, Би Джей; Харлей, CDG (2009-11-09). «Влияние температуры, времени года и местности на истощающую болезнь ключевой хищной морской звезды Pisaster ochraceus» . Болезни водных организмов . 86 (3): 245–251. DOI : 10,3354 / dao02125 . ISSN 0177-5103 . PMID 20066959 .  
  5. ^ Eisenlord, Morgan E .; Groner, Maya L .; Йошиока, Рейн М .; Эллиотт, Джоэл; Мейнард, Джеффри; Фрадкин, Стивен; Тернер, Маргарет; Пайн, Кэти; Ривлин, Натали; ван Хойдонк, Рубен; Харвелл, К. Дрю (2016-03-05). «Смертность охры во время эпизоотии истощающей болезни 2014 г .: роль численности популяции и температуры» . Философские труды Королевского общества B: биологические науки . 371 (+1689): 20150212. DOI : 10.1098 / rstb.2015.0212 . PMC 4760142 . PMID 26880844 .  
  6. ^ a b c d McCabe, Ryan M .; Хики, Барбара М .; Кудела, Рафаэль М .; Lefebvre, Kathi A .; Адамс, Николаус Г .; Билл, Брайан Д .; Гулланд, Фрэнсис, доктор медицины; Томсон, Ричард Э .; Кохлан, Уильям П .; Тренер, Вера Л. (16.10.2016). «Беспрецедентное токсичное цветение водорослей по всему побережью, связанное с аномальными условиями океана» . Письма о геофизических исследованиях . 43 (19): 10366–10376. Bibcode : 2016GeoRL..4310366M . DOI : 10.1002 / 2016GL070023 . ISSN 0094-8276 . PMC 5129552 . PMID 27917011 .   
  7. ^ a b c d e f g Garrabou, J .; Кома, Р .; Bensoussan, N .; Bally, M .; Chevaldonné, P .; Cigliano, M .; Diaz, D .; Хармелин, JG; Гамби, MC; Керстинг, ДК; Леду, Дж. Б. (май 2009 г.). «Массовая смертность в сообществах скалистых бентосов Северо-Западного Средиземноморья: последствия аномальной жары 2003 г.». Биология глобальных изменений . 15 (5): 1090–1103. Bibcode : 2009GCBio..15.1090G . DOI : 10.1111 / j.1365-2486.2008.01823.x .
  8. ^ a b c Frölicher, Thomas L .; Лауфкеттер, Шарлотта (декабрь 2018 г.). «Возникающие риски морских волн тепла» . Nature Communications . 9 (1): 650. Bibcode : 2018NatCo ... 9..650F . DOI : 10.1038 / s41467-018-03163-6 . ISSN 2041-1723 . PMC 5811532 . PMID 29440658 .   
  9. ^ a b Исследовательский институт залива Мэн; Першинг, Эндрю; Миллс, Кэтрин; Дейтон, Алекса; Франклин, Брэдли; Кеннеди, Брайан (2018-06-01). «Свидетельства для адаптации от морской волны тепла 2016 года в северо-западной части Атлантического океана» . Океанография . 31 (2). DOI : 10.5670 / oceanog.2018.213 .
  10. ^ a b c Институт океанографии Скриппса; Каволе, Летисия; Демко, Алисса; Закусочная, Рэйчел; Гиддингс, Эшлин; Кестер, Ирина; Паньелло, Камилла; Паулсен, Мэй-Линн; Рамирес-Вальдес, Артуро; Швенк, Сара; Йен, Николь (2016). «Биологические последствия аномалии теплой воды 2013–2015 гг. В северо-восточной части Тихого океана: победители, проигравшие и будущее» . Океанография . 29 (2). DOI : 10.5670 / oceanog.2016.32 .
  11. ^ a b Gentemann, Chelle L .; Fewings, Мелани Р .; Гарсия-Рейес, Марисоль (16 января 2017 г.). «Спутниковые температуры поверхности моря вдоль западного побережья США во время морской волны тепла на северо-востоке Тихого океана в 2014–2016 годах: прибрежные ТПМ во время« капли » » . Письма о геофизических исследованиях . 44 (1): 312–319. DOI : 10.1002 / 2016GL071039 .
  12. ^ a b c d e Смейл, Дэн А .; Вернберг, Томас; Оливер, Эрик CJ; Томсен, Мадс; Харви, Бен П .; Straub, Sandra C .; Берроуз, Майкл Т .; Александр, Лиза В .; Benthuysen, Jessica A .; Донат, Маркус Г .; Фэн, Мин (апрель 2019 г.). «Морские волны тепла угрожают глобальному биоразнообразию и предоставлению экосистемных услуг» . Изменение климата природы . 9 (4): 306–312. Bibcode : 2019NatCC ... 9..306S . DOI : 10.1038 / s41558-019-0412-1 . ISSN 1758-6798 . S2CID 91471054 .  
  13. ^ a b c d e f "Специальный доклад об океане и криосфере в условиях изменения климата - Специальный доклад об океане и криосфере в условиях изменения климата" . Проверено 29 сентября 2019 .
  14. ^ a b c Грин, Скотт; Калькштейн, Лоуренс С .; Миллс, Дэвид М .; Саменов, Джейсон (октябрь 2011 г.). «Исследование изменения климата на явлениях экстремальной жары и взаимосвязи между климатом и смертностью в крупных городах США» . Погода, климат и общество . 3 (4): 281–292. DOI : 10.1175 / WCAS-D-11-00055.1 . ISSN 1948-8327 . S2CID 49322487 .  
  15. ^ a b c d Сэлинджер, М. Джеймс; Ренвик, Джеймс; Беренс, Эрик; Муллан, А. Бретт; Даймонд, Ховард Дж; Сиргей, Паскаль; Смит, Роберт О; Таги, Майкл Коннектикут; Александр, Лиза; Каллен, Николас Дж; Фитцхаррис, Б. Блэр (12 апреля 2019 г.). «Беспрецедентная комбинированная летняя волна тепла между океаном и атмосферой в регионе Новой Зеландии в 2017/18 году: движущие силы, механизмы и воздействия» . Письма об экологических исследованиях . 14 (4): 044023. Bibcode : 2019ERL .... 14d4023S . DOI : 10,1088 / 1748-9326 / ab012a . ISSN 1748-9326 . 
  16. ^ a b c d e f Хобдей, Алистер Дж .; Александр, Лиза В .; Перкинс, Сара Э .; Смейл, Дэн А .; Straub, Sandra C .; Оливер, Эрик CJ; Benthuysen, Jessica A .; Берроуз, Майкл Т .; Донат, Маркус Г .; Фэн, Мин; Холбрук, Нил Дж. (01.02.2016). «Иерархический подход к определению морских волн тепла» (PDF) . Прогресс в океанографии . 141 : 227–238. Bibcode : 2016PrOce.141..227H . DOI : 10.1016 / j.pocean.2015.12.014 . ISSN 0079-6611 .  
  17. ^ Б с д е е г ч я J K L CSIRO; Хобдей, Алистер; Оливер, Эрик; Сен Гупта, Алекс; Benthuysen, Джессика; Берроуз, Майкл; Донат, Маркус; Холбрук, Нил; Мур, Пиппа; Томсен, Мадс; Вернберг, Томас (2018-06-01). «Классификация и присвоение имен морским волнам тепла» . Океанография . 31 (2). DOI : 10.5670 / oceanog.2018.205 .
  18. ^ "NOAA Climate.gov | наука и информация для страны, не влияющей на климат" . www.climate.gov . Проверено 30 сентября 2019 .
  19. ^ Gu, D. (1997-02-07). «Меж десятилетние колебания климата, которые зависят от обменов между тропиками и внетропиками» . Наука . 275 (5301): 805–807. DOI : 10.1126 / science.275.5301.805 . PMID 9012341 . S2CID 2595302 .  
  20. ^ Швинг, Франклин Б .; Мендельсон, Рой; Боград, Стивен Дж .; Overland, Джеймс Э .; Ван, Муин; Ито, Шин-ичи (10.02.2010). «Изменение климата, схемы телесвязи и региональные процессы, влияющие на морские популяции в Тихом океане». Журнал морских систем . Влияние изменчивости климата на морские экосистемы: сравнительный подход. 79 (3): 245–257. Bibcode : 2010JMS .... 79..245S . DOI : 10.1016 / j.jmarsys.2008.11.027 . ISSN 0924-7963 . 
  21. ^ "Капля | Earthdata" . earthdata.nasa.gov . Проверено 30 сентября 2019 .
  22. ^ Пирс, Алан Ф .; Фэн, Мин (01.02.2013). «Рост и спад« морской жары »у побережья Западной Австралии летом 2010/2011 гг.». Журнал морских систем . 111–112: 139–156. Bibcode : 2013JMS ... 111..139P . DOI : 10.1016 / j.jmarsys.2012.10.009 . ISSN 0924-7963 . 
  23. ^ Селедка, Стефани С.; Hoell, Эндрю; Hoerling, Martin P .; Косин, Джеймс П .; Schreck, Carl J .; Стотт, Питер А. (декабрь 2016 г.). «Введение в объяснение экстремальных явлений 2015 года с точки зрения климата» . Бюллетень Американского метеорологического общества . 97 (12): S1 – S3. Bibcode : 2016BAMS ... 97S ... 1H . DOI : 10.1175 / БАМС-Д-16-0313.1 . ISSN 0003-0007 . 
  24. ^ а б Галли, Джованни; Солидоро, Козимо; Ловато, Томас (11.05.2017). «3D-карты опасностей морских тепловых волн и риск для малоподвижных организмов в потепляющем Средиземном море» . Границы морских наук . 4 : 136. DOI : 10,3389 / fmars.2017.00136 . ISSN 2296-7745 . 
  25. ^ Wernberg, T .; Bennett, S .; Бэбкок, Р. де Беттиньи, Т .; Лекарство, К .; Depczynski, M .; Dufois, F .; Fromont, J .; Фултон, CJ; Хови, РК; Харви, ES (2016-07-08). «Изменение режима умеренной морской экосистемы, обусловленное климатом» . Наука . 353 (6295): 169–172. Bibcode : 2016Sci ... 353..169W . DOI : 10.1126 / science.aad8745 . ISSN 0036-8075 . PMID 27387951 .  

Внешние ссылки [ править ]

  • Морские волны тепла - тенденции, атрибуция воздействий и программное обеспечение, Рабочая группа по морским волнам тепла, Алистер Хобдей и Эрик Оливер, Open Channel https://www.youtube.com/watch?v=RRdkzvQ3bqo
  • Карты аномалий температуры поверхности моря, https://earth.nullschool.net/
  • Морской трекер тепловых волн, http://www.marineheatwaves.org/tracker.html
  • Международная рабочая группа по морским волнам тепла, http://www.marineheatwaves.org/
  • Отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата, https://www.ipcc.ch/sr15/