Тихият океан се държи странно: младата вода остарява, а старата се подмладява

Учените изчислиха на компютър как ще се промени Тихият океан след 100 години затопляне и стигнаха до парадокс. В едни райони водата ще „старее“, а в други ще „подмладява“. Всичко това се случва на фона на рекордното затопляне на океана, а от тези промени зависи колко кислород ще остане за морските обитатели.

Възрастта на водата се отчита от последната ѝ среща с въздуха

И водата има възраст. Тя се отчита от момента, в който водата за последен път е била на повърхността. Там тя се насища с кислород от въздуха, след което се спуска в дълбочина и постепенно го губи: кислородът се изразходва от морските обитатели и бактериите, а част от него се използва за химични реакции.

Водата може да попълни запасите си от кислород само на повърхността. Ето защо колкото „по-стара“ е водата, толкова по-малко е в нея това, с което може да се диша. Освен това топлата вода задържа по-малко кислород от студената, така че със затоплянето на климата океаните ще „стареят“ по-бързо. Как ще изглежда това в различните части на океана, досега не беше ясно.

Затоплянето разслоява океана, като коктейл в чаша

За да разберат това, американски учени направиха изчисления с помощта на опростен компютърен модел на теченията в Тихия океан за следващите 100 години. Най-много ги интересуваше слоят на дълбочина 200–1000 метра, който се нарича термоклин. Над него се намира топла и добре премесена вода, под него – студена дълбока маса, а термоклинът служи като преход между тях.

Схема на температурната циркулация и реакцията на O₂ към затоплянето в Тихия океан по ширини. Хоризонталните линии представляват контурите на 150-годишните цикли в експериментите по моделиране на общата циркулация, които отразяват бързо проветряваната зона. С пунктирни линии са обозначени концентрациите на разтворения O₂; стрелките и пунктираните елипси илюстрират промяната в циркулацията и съответната промяна в концентрацията на O₂

Топлата вода е по-лека от студената, затова океанът е разслоен, като коктейл в чаша. Когато горните слоеве се затоплят, температурната разлика между горната и долната част нараства и слоевете се смесват все трудно. Водата между тях се обменя по-бавно.

На пръв поглед резултатът е един и същ навсякъде: водата се смесва трудно, което означава, че остарява. Но изчисленията показаха, че всичко зависи от това откъде постъпва нова вода в термоклина. А в Тихия океан това до голяма степен се определя от ветровете.

В северната част на Тихия океан водата остарява

В субтропиците на северната част на Тихия океан новата вода постъпва в термоклина предимно отгоре. Това е млада вода, която наскоро е била на повърхността. Когато премесването отслабне, тази вода постъпва в по-малки количества и младата вода остарява, което означава, че в нея остава по-малко кислород.

Подобно на стая, в която прозорецът се отваря все по-рядко: свежият въздух постъпва с прекъсвания и в стаята постепенно става задушно.

В тропиците водата се подмладява благодарение на далечната Антарктида

В тропиците всичко е точно обратното. Тук в термоклина постъпва повече вода отдолу: стара, от дълбините, където и без това има малко кислород. Това издигане също се забавя, постъпва по-малко стара вода и старата вода „се подмладява“.

Най-интересното тук е причината. Според изчисленията този ефект до голяма степен се определя не от самия Тихи океан, а от затоплянето на Южния океан около Антарктида. Учените наричат това „дистанционно управление“: вертикалните течения се забавят както от затоплянето на самия Тихи океан, така и поради това отдалечено влияние.

Къде ще бъде най-тежко за морския живот

Учените не са проучвали подробно как промените ще се отразят на рибите и другите обитатели. Но според техните оценки най-силно ще се промени северната част на Тихия океан: условията за живот там могат да се променят значително повече, отколкото в другите райони.

Дайвър изследва подводните скални образувания в океана

За районите, където и без това вече има недостиг на кислород, прогнозата е малко по-добра: през следващите сто години там не се очаква рязка загуба на кислород. Разбира се, няма особено за какво да се радваме: тези води и без това са малко подходящи за живот.

Моделът обаче е опростен, така че това е прогноза, а не готова картина на бъдещето. За да се прецизира тя, са необходими по-подробни изчисления, в които да се отчете, така например, как ще се променят самите ветрове. За сметка на това вече е ясно кои физични процеси стоят зад този парадокс. Това помага да се разбере доколко може да се вярва на климатичните прогнози и да се сравняват те с това как океанът губи кислород точно сега.

Анализът продължава с поставянето на допълнителни автономни шамандури и дълбоководни сензори, които да проследят дали тази аномалия е трайна тенденция или временен цикличен ефект.

Разкриването на неочакваната динамика във възрастта на водните маси показва колко малко все още знаем за най-дълбоките процеси на нашия дом. За любителите на фундаменталната наука това е поредното доказателство, че климатичната система е изключително сложен механизъм, където всяка промяна на повърхността отеква на хиляди метри под водата.