Океаны теряют кислород. Многочисленные исследования на местном, региональном и глобальном уровне подтверждают эту тенденцию. Например, всесторонний анализ данных, опубликованный океанографами Киля в начале 2017 года, показал, что за последние 50 лет океаны во всем мире потеряли два процента своего содержания кислорода. Компьютерные модели океанов и земной системы также показывают эту тенденцию и предсказывают еще более быстрое уменьшение в будущем. Но у моделей есть проблема.«Они не в состоянии точно воспроизвести недавнее снижение содержания кислорода. Вместо этого они значительно занижают наблюдаемую потерю кислорода», - говорит профессор доктор Андреас Ошлис из Центра исследований океана им. Гельмгольца GEOMAR в Киле.
Это несоответствие делает прогнозы на будущее более проблематичными. Сегодня профессор Ошлис вместе со своими коллегами профессором доктором Питером Брандтом, доктором Лотаром Страммой и доктором Сунке Шмидтко, все из GEOMAR, опубликовали исследование в международном журнале Nature Gesoscience, в котором показаны недостатки моделей и в то же время время выявляет факторы деоксигенации, которые до сих пор недооценивались. «Сравнение с данными наших наблюдений выявляет различные несоответствия моделей и дает нам указания, в каком направлении мы должны сосредоточить наши исследовательские усилия», - говорит соавтор Питер Брандт.
Несомненно, глобальное потепление является основной причиной потери кислорода морской средой. Но потепление влияет на океан несколькими способами. Помимо прочего, он влияет на растворимость кислорода в воде. Чем теплее вода, тем меньше газов она может поглотить. «Этот процесс в основном затрагивает самые верхние слои воды, находящиеся в непосредственном контакте с атмосферой», - объясняет доктор Шмидтко. Этот эффект может объяснить до 20 процентов дезоксигенации и хорошо представлен в моделях.
Но потепление также меняет модели глобальной циркуляции океана. Поскольку сложная система поверхностных и глубинных течений поставляет кислород в более глубокие слои океана, эти изменения могут повлиять на содержание кислорода во всем океане. «У многих моделей есть проблемы с реалистичным описанием этого эффекта, потому что транспортные процессы часто недостаточно хорошо разрешаются или воспроизводятся неправильно», - говорит соавтор доктор Лотар Страмма..
Чрезвычайно сложные взаимодействия между биологическими, химическими и физическими процессами в океане также недостаточно представлены в современных моделях.«Нам часто не хватает данных или знаний о многих процессах, которые взаимодействуют в реакции океана на глобальное потепление», - подчеркивает Андреас Ошлис, специализирующийся на моделировании биогеохимических процессов. «Наше исследование показывает, что предыдущие модели значительно недооценивают влияние этого взаимодействия, по крайней мере, на распределение кислорода».
Чтобы устранить эти пробелы, авторы выступают за более интенсивные и скоординированные на международном уровне наблюдения за океаном. «Нам нужны междисциплинарные исследования процессов, чтобы лучше понять хрупкий баланс насыщения кислородом и потребления кислорода в океане, - говорит Андреас Ошлис, - поэтому полезны такие международные инициативы, как Глобальная океаническая кислородная сеть».
Улучшение моделей с точки зрения кислородного баланса океанов также имело бы еще одно преимущество: «Кислород идеально подходит для калибровки моделей, которые рассчитывают поглощение углекислого газа океаном. Таким образом, в то же время мы бы улучшили наши знания об углеродном цикле», - заключает Ошлис.