Сокращение осадков спасло субтропические моря от нехватки кислорода

Вопреки ожидаемому падению концентрации кислорода во всем мировом океане, в субтропических широтах Атлантики его содержание растет со скоростью до 1,5 микромоль на килограмм за 10 лет. Ученые смогли определить механизм этого парадокса и связали его с сокращением числа осадков и ростом солености морской воды, которая хорошо перемешивается и доставляет кислород на глубину. В приполярных областях ситуация оказалась противоположной. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Climate Change.

С 1960-х на фоне изменения климата концентрация кислорода в мировом океане снизилась примерно на два процента. В теплеющих водах его растворимость падает, а стратификация слоев воды усиливается, поэтому замедляется океаническая вентиляция: насыщенные кислородом поверхностные воды хуже перемешиваются и переносятся вглубь. Эта деоксигенация неоднородна в пространстве. Например, в Атлантике и прямые наблюдения, и имитационное моделирование показывают потерю кислорода в высоких широтах при сохранении или даже росте его концентрации в водах субтропиков. Механизмы, объясняющие эти различия, до сих пор точно не известны.

Ученые под руководством Эллисон Хогикян (Allison Hogikyan) из Принстонского университета исследовали пространственную неоднородность потерь кислорода в Атлантическом океане. Для этого они использовали данные о солености и концентрации кислорода на глубине до километра и отслеживали динамику содержания кислорода в модели системы Земли ESM2M с климатическим компонентом MOM5. При моделировании авторы использовали два сценария: первый предполагал свободный отклик системы на рост концентрации углекислого газа в атмосфере, а второй — ее отклик при поддержании стабильного уровня солености верхнего слоя воды. Это позволило отдельно оценить вклад изменения растворимости кислорода, вентиляции и биологической активности.

Оказалось, что ведущую роль в широтном распределении деоксигенации играет усиление гидрологического цикла — рост числа осадков, выпадающих в субполярных широтах, и одновременное снижение их количества в субтропиках. Этот контраст становится все более выраженным с общим потеплением климата. В результате растет разница и между соленостью морской поверхности в разных регионах Атлантики: в субтропиках она растет, а в высоких широтах падает. Там, где соленость повышается, океаническая вентиляция усиливается и промежуточные водные массы насыщаются кислородом, что отчасти компенсирует влияние потепления: прирост концентрации кислорода в субтропиках составляет до 1,5 микромоль на килограмм за десятилетие. На севере Атлантики на эффект гидрологического цикла приходится более половины потерь кислорода в глубоких водах, темпы которых достигают трех микромоль на килограмм за 10 лет.

Потепление океана нередко меняет процессы в нем таким образом, что их становится сложно отследить и объяснить. Например, недавно ученые выяснили, что треть морских волн жары никак не проявляется на морской поверхности, а около половины — проявляется не на всех этапах своего жизненного цикла.