Залив Святого Лаврентия нагревается и теряет кислород быстрее, чем где-либо еще в Мировом океане. Широкий, биологически богатый водный путь в Восточной Канаде истощает Великие озера Северной Америки и популярен среди рыбацких лодок, китов и туристов.
Новое исследование, проведенное Вашингтонским университетом, рассматривает причины такой быстрой деоксигенации и связывает ее с двумя самыми мощными океанскими течениями: Гольфстримом и Лабрадорским течением. Исследование, опубликованное 17 сентября в Nature Climate Change, объясняет, как крупномасштабное изменение климата уже приводит к снижению уровня кислорода в более глубоких частях этого водного пути.
«Район к югу от Ньюфаундленда является одним из лучших регионов в океане», - сказала первый автор Мариона Кларет, научный сотрудник Объединенного института изучения атмосферы и океана Университета Вашингтона. «Это также очень интересный район, потому что он находится на перекрестке, где взаимодействуют два больших течения большего масштаба».
Канадское агентство по рыболовству отслеживает рост солености и температуры в районе Святого Лаврентия с 1920 года. Кислород отслеживается только с 1960 года, и тенденция к снижению вызывает беспокойство.
«Наблюдения в самой внутренней части залива Святого Лаврентия показывают резкое снижение уровня кислорода, которое достигает гипоксических условий, что означает, что он не может полностью поддерживать морскую жизнь», - сказал Кларет.
Сокращение содержания кислорода влияет на атлантическую зубатку, сказал Кларет, и угрожает атлантической треске, снежным крабам и гренландскому палтусу, обитающим на глубине.
«О снижении содержания кислорода в этом регионе уже сообщалось, но то, что не было исследовано ранее, было основной причиной», - сказал Кларет, который проводил работу в Канадском университете Макгилла.
Исследование подтверждает недавнее исследование, показывающее, что по мере роста уровня углекислого газа за последнее столетие из-за антропогенных выбросов Гольфстрим сместился на север, а Лабрадорское течение ослабло. В новой статье говорится, что это приводит к тому, что больше теплой, соленой и бедной кислородом воды Гольфстрима попадает в морской путь Святого Лаврентия.
Новое исследование использует результаты модели Лаборатории геофизической гидродинамики NOAA, компьютерной модели с высоким разрешением, которая имитирует мировой океан с точкой данных каждые 8 километров (5 миль). Это моделирование заняло девять месяцев с использованием 10 000 вычислительных узлов - огромных размеров даже по стандартам глобальных климатических моделей.
С такой точностью начинают появляться водовороты и детали береговой линии, которые могут влиять на циркуляцию океана. Результаты моделирования в сочетании с историческими наблюдениями показывают, что по мере повышения уровня углекислого газа вода Гольфстрима заменяет воду Лабрадорского моря в более глубоких частях реки Св. Залив Лоуренса.
Воды, переносимые Лабрадорским течением, взбалтываются штормами в Лабрадорском море, и поэтому воздух, поглощаемый на поверхности, смешивается глубоко под поверхностью. Однако Гольфстрим более стратифицирован устойчивыми горизонтальными слоями; верхний слой содержит кислород из воздуха выше, но кислород нижних слоев потребляется морской жизнью. Более того, более теплый Гольфстрим имеет одинаковую плотность на большей глубине, поэтому более глубокие и лишенные кислорода слои Гольфстрима следуют той же траектории плотности, что и богатые кислородом приповерхностные воды Лабрадорского течения.
«Мы связываем изменение содержания кислорода на побережье с изменением крупномасштабных течений в открытом океане», - сказал Кларет.
В модели сдвиг в крупномасштабной циркуляции океана, вызывающий потепление и деоксигенацию в заливе Святого Лаврентия, также соответствует снижению атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции, модели циркуляции океана, которая, как известно, сильно влияет на Северное полушарие. климат.
«Возможность потенциально связать прибрежные изменения с Атлантическим меридиональным опрокидывающим течением довольно интересна», - добавил Кларет.
Анализ показывает, что половина снижения содержания кислорода, наблюдаемого в глубине реки Святого Лаврентия, происходит только из-за более теплой воды, которая не может удерживать столько кислорода. Другая половина, вероятно, связана с другими факторами, такими как биологическая активность в двух течениях и внутри канала. Что будет дальше, неизвестно, сказал Кларет. По ее словам, уровень кислорода в реке Святого Лаврентия будет зависеть от гораздо более серьезных вопросов, таких как количество углекислого газа, которое люди будут выбрасывать в атмосферу в ближайшие десятилетия, и как на это отреагируют крупномасштабные океанские течения.
Исследование финансировалось Европейским исследовательским советом, Министерством экономики и конкурентоспособности Испании, Канадским фондом инноваций и NOAA. Соавторы: Эрик Гэлбрейт из Автономного университета Барселоны; Хайме Палтер из Университета Род-Айленда; Даниэле Бьянки из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе; Катя Феннел из Университета Далхаузи в Новой Шотландии; Денис Гилберт из отдела рыболовства и океанов Канады; и Джон Данн из Лаборатории геофизической гидродинамики NOAA.