Статьи

Исследования кораллов подтверждают связь между изменением океанического термоклина и глобальным потеплением
08.06.2013

Исследование коралловИсследователи, изучающие кораллы в западно-тропическом регионе Тихого Океана, зарегистрировали сильные изменения граничного слоя между теплой поверхностной водой и холодной глубоководной. Они связывают  этот феномен с глобальным потеплением.

Это открытие стало первым фактическим подтверждением влияния глобальных климатических изменений на систему океанических течений, уже давно предвиденную современными моделями глобального изменения климата.

Доклад исследователей из Государственного университета Огайо и Университета Торонто был опубликован в последнем он-лайн издании журнала «Geophysical Review Letters». «Мы стараемся понять, как теплая вода в тихоокеанских тропиках изменилась за последнее столетие, и, важнее всего, за последнее десятилетие,» - говорит Бренвел Уильямс, проводивший это исследование во время своей докторантуры в Университете Огайо. Сейчас Уильямс преподает в Университете Торонто.  «Тихий океан имеет чрезвычайную важность, так как он служит как бы пусковым механизмом, поэтому изменения в этом океане оказывают большое влияние на океанографию и на климат в целом». Ученые и исследователи, изучающие стихийные бедствия, утверждают, что информация о влиянии климатических изменений на океан довольно ограничена.  Сведенья со спутника и данные физических измерений в основном касаются поверхностных вод. Что происходит на больших глубинах часто остается неизвестным.

Уильямс и Андрэа Гроттоли, доцент Университета Огайо и бывший научный руководитель Уильямса, обратили внимание на продуктивные формы мягких кораллов семейства Горгонии, обитающих на рифах близ островов государства Палао. «Эти кораллы колеблются вместе с подводными течениями,» - объясняет Гроттоли, - «как деревья на ветру. Поскольку они не ограничены теплыми и мелкими поверхностными водами, они дают прекрасную возможность восстановить картину циркуляции глубинных океанических вод в этом регионе».

Особенно ученых интересовали изменения, произошедшие в термоклине – граничном слое между теплыми и мелкими поверхностными водами и холодными глубоководными. Такие измерения невозможно провести на большой территории и проследить во времени. Вместо этого, ученые использовали мягкие кораллы как косвенные данные для определения того, как увеличивался или уменьшался термоклин во времени . Работая с образцами, собранными на глубине 5, 85 и 105 метров, ученые анализировали химическую структуру скелета кораллов, который сформировался за определенное время.

Термоклин. Слева - лето. Справа - зима.

Надрез через основной «ствол» коралла позволяет увидеть концентрические круги, напоминающие годовые кольца дерева, по которым можно судить о росте дерева за определенное время. Проанализировав кольца, начиная с внешних и заканчивая центральными, ученые собрали информацию о росте коралла за последнее столетие.

Для анализа материала они использовали  соотношение между двумя изотопами азота как ключ к изменениям термоклина за определенное время. Теплые воды выше термоклина содержали меньшее количество питательных веществ, в результате органический материал содержит высокое соотношение изотопов углерода 14 и 15. Воды в нижних слоях термоклина содержали большее количество питательных веществ, по этому соотношение изотопов углерода 14 и 15 в органическом материале низкое. Поскольку полипы собирались в органический материал коралла на протяжении многих лет, изотопы углерода химически «записались» в коралл. Сравнивая соотношение изотопов углерода 14 и 15 в образцах, взятых с трех разных глубин, ученые смогли воссоздать картину смещения термоклина во времени.

 «По нашим данным , за последние десятилетия, а если быть точнее, с середины 1970-х, средняя глубина термоклина уменьшается,» - утверждает Уильямс. «Думаю, можно с уверенностью заявить, что проведенный нами сравнительный анализ изотопов углерода в образцах кораллов подтверждает нашу теорию. Это еще одно доказательство правильности наших выводов».

Ученые также пытались установить связь между формированием кораллов и Тихоокеанской декадной осцилляцией (ТДО), многолетней  климатической аномалий, подобной "Эль-Ниньо". Период изменений «Эль-Ниньо» занимает годы, тогда как частота колебаний ТДО – десятилетия. « По прогнозам климатических моделей относительно реакции системы течений в Тихом океане на глобальное потепление, атмосферные явления в тропических водах Тихого океана ослабеют, и если это произойдет, можно ожидать уменьшения термоклина и в западной Тихоокеанских водах,» - сказал Уильямс. «Наши данные косвенно подтверждают прогнозы современных моделей изменения климата». По словах Гроттоли, сдвиг термоклина в 1970х так важен потому, что он совпал с изменением ТДО с негативной фазы в позитивную.

"Мы полагаем, что термоклин поднялся выше, когда сдвинулась ТДО , и что это был общий результат естественной изменчивости климата и растущих температур", - сообщила Гроттоли. По ее словам, полученные данные изучения кораллов покрывают и две другие известные точки сдвига ТДО, в 1920-х и 1940-х годах, когда средние температуры океана были немного ниже, чем сегодня, но в обоих случаях это не стало причиной изменения термоклина.

Уильямс сообщает, что они хотят повторить свои исследования, используя при этом кораллы из восточных регионов Тихого океана, чтобы проверить, являются ли изменения термоклина только региональным феноменом, или они характерны для всего океана.

Подпись под иллюстрацией: «Исследователи Бренвел Уильямс и Андрэа Гроттоли с образцами мягких и черных кораллов, собранными на прибережье Палао в западной части Тихого океана».

Источник – перевод статьи из он-лайн издания Science Daily