WikiDer > Морская волна тепла

Marine heatwave

А морская волна тепла (MHW) - короткий период аномально высоких температур в море или океан. Волны тепла на море вызываются множеством факторов[1][2][3] и были связаны с серьезными изменениями биоразнообразия, такими как болезнь морской звезды,[4][5] цветение токсичных водорослей,[6] и массовая смертность бентосные сообщества.[7]

Крупные морские периоды аномальной жары, такие как Большой Барьерный риф 2002 г.,[8] Средиземноморье 2003,[7] Северо-западная Атлантика 2012,[1][9] и северо-восточная часть Тихого океана 2013-2016 гг.[10][11] оказали серьезное и долгосрочное воздействие на океанографические и биологические условия в этих районах.[7][12][6] В Межправительственная комиссия по изменению климата (IPCC) доклад о Глобальное потепление на 1,5 ° C «практически наверняка», что глобальный океан поглощается более чем на 90% от избыточного тепла в наших климатических системах, темпы потепления океана в два раз, а события MHW частоты удвоились с 1982 года.[13] Под RCP 4.5 и RCP 6.0, будут серьезные воздействия на наземные и океанические экосистемы, поскольку океан продолжает нагреваться.[13][14][15]

Определение

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

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

В количественный и качественный Категоризация MHW, определенная Международной рабочей группой по морским волнам тепла, устанавливает систему имен, типологию и характеристики для событий MHW.[16][17] Система именования применяется по местоположению и году; например Средиземноморье 2003 года.[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 - шкала от 1 до 4.[17] Категория 1 - умеренное событие, Категория 2 - сильное событие, Категория 3 - серьезное событие, и Категория 4 - экстремальное событие. Категория, применяемая к каждому событию в реальном времени, определяется в первую очередь. температура поверхности моря аномалии (SSTA), но в долгосрочной перспективе включают 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

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

Драйверы для событий MHW могут быть разбиты на локальные процессы, дистанционное соединение процессы и региональные климатические модели.[1][2][3] Было предложено два количественных измерения этих драйверов для определения MHW, среднего температура поверхности моря и изменчивость температуры поверхности моря.[17][1][3] На локальном уровне в событиях MHW преобладают океанические адвекция, воздушно-морские потоки, термоклин стабильность и напряжение ветра.[1] Процессы телесвязи относятся к климатическим и погодным условиям, которые соединяют географически удаленные области.[19] Для MHW доминирующую роль играет процесс удаленного подключения. атмосферная блокировка/проседание, струйный поток позиция, океанический волны Кельвина, региональный напряжение ветра, теплый температура приземного воздуха, и сезонные климатические колебания. 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 Эль-Ниньо Южное колебание (ENSO) внесли свой вклад в такие мероприятия MHW, как "Капля"в северо-восточной части Тихого океана.[20] Драйверы, действующие в масштабе биогеографические области или Земля в целом - это декадные колебания, такие как Тихоокеанские декадные колебания (PDO) и антропогенное потепление океана.[1][3][13]

События

336.974x336.974px

Температуры поверхности моря регистрируются с 1904 года в Порт-Эрин, Великобритания.[3] и продолжить через глобальные организации, такие как МГЭИК, Международная рабочая группа по морским волнам тепла, NOAA, НАСАи многое другое. События можно идентифицировать с 1925 года до наших дней.[3] Приведенный ниже список не является полным представлением всех записанных событий MHW.

Список: 1) Средиземноморье 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) NE Pacific 2013–2016, «Клякса» [10][11] 5) Большой Барьерный риф 1998, 2002, 2016 [17][1][8] 6) Тасманово море 2015[17][1]


Распределение MHW в 1999–2019 гг.
имяКатегорияПродолжительность (дни)Интенсивность (° C)Площадь (мкм2)
Средиземноморье 1999181.9NA
Средиземноморье 20032105.50.5
Средиземноморье 20032284.61.2
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

Изменения в тепловой 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] изменить дисперсию ареала видов,[12] усложняют управление экологически и экономически важным рыболовством,[10] способствовать массовой морали вида,[7][6][4] и в целом изменить экосистемы.[8][25] Деградация среды обитания происходит из-за изменения термической среды и последующей реструктуризации, а иногда и полной утраты биогенных сред обитания, таких как водоросли кровати кораллы, и ламинарии леса.[15][24] Эти среды обитания содержат значительную часть биоразнообразия океанов.[12] Изменения в системах океанских течений и местных термальных средах сместили ареал многих тропических видов к северу, в то время как виды с умеренным климатом утратили свои южные пределы. Большие сдвиги ареала вместе со вспышками цветение токсичных водорослей повлиял на многие виды таксонов.[6] Управление этими пораженными видами становится все более трудным, поскольку они мигрируют через границы управления и пищевой сети сдвиг динамики. Снижение численности видов, например, массовая смертность 25 человек. бентосный видов в Средиземном море в 2003 г. Болезнь морской звезды, и обесцвечивание кораллов события 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

Изменения атмосферы океана между 1925–1954 и 1987–2016 годами показывают увеличение повторяемости на 34%, увеличение продолжительности на 17% и увеличение на 54% общего количества дней в год при MHW с использованием моделирования IPCC RCP MHW, прогноз глобального среднего значения RCP 4.5 и RCP 6.0.[15] 24 сентября 2019 года МГЭИК опубликовала свой отчет «Океан и Криосфера in a Changing Climate », и этот отчет MHW упоминается 72 раза. RCP сценарии 2.6–8.5 показывают, что средняя глобальная температура поверхности поднимется на 1,6–2,0 ° C в период 2031–2050 годов и продолжит повышаться до 1,6–4,3 ° C в период 2081–2100 годов.[13] Для температуры поверхности моря это приведет к повышению в среднем на 0,9–1,3 ° C в период 2031–2050 годов и на 1,0–3,7 ° C в период 2081–2020 годов.[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]

использованная литература

  1. ^ а б c d е ж г час я j k л Холбрук, Нил Дж .; Scannell, Hillary A .; Сен Гупта, Александр; Benthuysen, Jessica A .; Фэн, Мин; Оливер, Эрик С. Дж .; 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 факторов». Nature Communications. 10 (1): 2624. Bibcode:2019НатКо..10.2624H. Дои:10.1038 / s41467-019-10206-z. ISSN 2041-1723. ЧВК 6570771. PMID 31201309.
  2. ^ а б Оливер, Эрик К. Дж. (1 августа 2019 г.). «Среднее потепление, а не изменчивость, определяет тенденции морских волн тепла». Климатическая динамика. 53 (3): 1653–1659. Bibcode:2019ClDy ... 53.1653O. Дои:10.1007 / s00382-019-04707-2. ISSN 1432-0894. S2CID 135167065.
  3. ^ а б c d е ж Оливер, Эрик С. Дж .; 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:2018НатКо ... 9.1324O. Дои:10.1038 / s41467-018-03732-9. ISSN 2041-1723. ЧВК 5893591. PMID 29636482.
  4. ^ а б c Бейтс, AE; Хилтон, Би Джей; Харли, CDG (2009-11-09). «Влияние температуры, времени года и местности на истощающую болезнь у ключевой хищной морской звезды Pisaster ochraceus». Болезни водных организмов. 86 (3): 245–251. Дои: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. Дои:10.1098 / rstb.2015.0212. ЧВК 4760142. PMID 26880844.
  6. ^ а б c d McCabe, Ryan M .; Хики, Барбара М .; Кудела, Рафаэль М .; Lefebvre, Kathi A .; Адамс, Николаус Г .; Билл, Брайан Д .; Gulland, Frances M.D .; Томсон, Ричард Э .; Кохлан, Уильям П .; Тренер, Вера Л. (16.10.2016). «Беспрецедентное токсичное цветение водорослей по всему побережью связано с аномальными условиями океана». Письма о геофизических исследованиях. 43 (19): 10366–10376. Bibcode:2016GeoRL..4310366M. Дои:10.1002 / 2016GL070023. ISSN 0094-8276. ЧВК 5129552. PMID 27917011.
  7. ^ а б c d е ж г Garrabou, J .; Кома, Р .; Bensoussan, N .; Bally, M .; Chevaldonné, P .; Cigliano, M .; Diaz, D .; Harmelin, J.G .; Gambi, M.C .; Керстинг, Д. К .; Леду, Дж. Б. (май 2009 г.). «Массовая смертность в сообществах скалистого бентоса Северо-Западного Средиземноморья: последствия волны тепла 2003 г.». Биология глобальных изменений. 15 (5): 1090–1103. Bibcode:2009GCBio..15.1090G. Дои:10.1111 / j.1365-2486.2008.01823.x.
  8. ^ а б c Frölicher, Thomas L .; Лауфкеттер, Шарлотта (декабрь 2018 г.). «Возникающие риски морских волн тепла». Nature Communications. 9 (1): 650. Bibcode:2018НатКо ... 9..650F. Дои:10.1038 / s41467-018-03163-6. ISSN 2041-1723. ЧВК 5811532. PMID 29440658.
  9. ^ а б Исследовательский институт залива Мэн; Першинг, Эндрю; Миллс, Кэтрин; Дейтон, Алекса; Франклин, Брэдли; Кеннеди, Брайан (2018-06-01). «Доказательства адаптации к морской жаре 2016 года в северо-западной части Атлантического океана». Океанография. 31 (2). Дои:10.5670 / oceanog.2018.213.
  10. ^ а б 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). Дои:10.5670 / oceanog.2016.32.
  11. ^ а б Gentemann, Chelle L .; Fewings, Мелани Р .; Гарсиа-Рейес, Марисоль (16 января 2017 г.). «Температура поверхности моря со спутников вдоль западного побережья США во время волны тепла на северо-востоке Тихого океана в 2014–2016 годах: прибрежные ТПМ во время»"". Письма о геофизических исследованиях. 44 (1): 312–319. Дои:10.1002 / 2016GL071039.
  12. ^ а б c d е Смейл, Дэн А .; Вернберг, Томас; Оливер, Эрик С. Дж .; 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». Природа Изменение климата. 9 (4): 306–312. Bibcode:2019NatCC ... 9..306S. Дои:10.1038 / s41558-019-0412-1. ISSN 1758-6798. S2CID 91471054.
  13. ^ а б c d е ж «Специальный отчет об океане и криосфере в условиях изменения климата - Специальный отчет об океане и криосфере в условиях изменения климата». Получено 2019-09-29.
  14. ^ а б c Грин, Скотт; Калькштейн, Лоуренс С .; Миллс, Дэвид М .; Саменов, Джейсон (октябрь 2011 г.). «Изучение изменения климата на основе экстремальной жары и взаимосвязи климата и смертности в крупных городах США». Погода, климат и общество. 3 (4): 281–292. Дои:10.1175 / WCAS-D-11-00055.1. ISSN 1948-8327. S2CID 49322487.
  15. ^ а б c d Сэлинджер, М. Джеймс; Ренвик, Джеймс; Беренс, Эрик; Муллан, А. Бретт; Даймонд, Ховард Дж; Сиргей, Паскаль; Смит, Роберт О; Таган, Майкл К. Т.; 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. Дои:10.1088 / 1748-9326 / ab012a. ISSN 1748-9326.
  16. ^ а б c d е ж Hobday, Алистер Дж .; Александр, Лиза В .; Перкинс, Сара Э .; Смейл, Дэн А .; Straub, Sandra C .; Оливер, Эрик С. Дж .; 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. Дои:10.1016 / j.pocean.2015.12.014. ISSN 0079-6611.
  17. ^ а б c d е ж г час я j k л 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 морских волн тепла». Океанография. 31 (2). Дои:10.5670 / океана.2018.205.
  18. ^ "NOAA Climate.gov | наука и информация для нации, не влияющей на климат". www.climate.gov. Получено 2019-09-30.
  19. ^ Гу Д. (07.02.1997). «Меж десятилетние колебания климата, зависящие от обменов между тропиками и внетропиками». Наука. 275 (5301): 805–807. Дои:10.1126 / science.275.5301.805. PMID 9012341. S2CID 2595302.
  20. ^ Schwing, Franklin B .; Мендельсон, Рой; Bograd, 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. Дои:10.1016 / j.jmarsys.2008.11.027. ISSN 0924-7963.
  21. ^ "Капля | Earthdata". earthdata.nasa.gov. Получено 2019-09-30.
  22. ^ Пирс, Алан Ф .; Фэн, Мин (01.02.2013). «Рост и спад« морской волны тепла »у побережья Западной Австралии летом 2010/2011 гг.». Журнал морских систем. 111–112: 139–156. Bibcode:2013JMS ... 111..139P. Дои: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:2016БЭМС ... 97С ... 1Ч. Дои:10.1175 / БАМС-Д-16-0313.1. ISSN 0003-0007.
  24. ^ а б Галли, Джованни; Солидоро, Козимо; Ловато, Томас (2017-05-11). «3D карты опасностей морских тепловых волн и риск для малоподвижных организмов в потеплении Средиземного моря». Границы морских наук. 4: 136. Дои:10.3389 / fmars.2017.00136. ISSN 2296-7745.
  25. ^ Wernberg, T .; Bennett, S .; Babcock, R.C .; де Беттиньи, Т .; Лекарство, К .; Depczynski, M .; Dufois, F .; Fromont, J .; Fulton, C.J .; Hovey, R.K .; Харви, Э. С. (8 июля 2016 г.). «Изменение режима умеренной морской экосистемы, обусловленное климатом». Наука. 353 (6295): 169–172. Bibcode:2016Научный ... 353..169W. Дои:10.1126 / science.aad8745. ISSN 0036-8075. PMID 27387951.

внешние ссылки

  • 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/