Huragany, fale upałów i wznoszące się morza: skutki rekordowych upałów w oceanach

Zdjęcie: Getty Images, Nadmierny rozwój fitoplanktonu może w miarę wzrostu temperatury oceanu zatkać powierzchnię morza galaretowatą warstwą mułu zwanego „smarkiem morskim”

Oceany na świecie są jak bateria wielkości planety: pochłaniają ogromne ilości ciepła, które następnie jest powoli uwalniane. Jak dotąd nasze oceany pochłonęły ponad 90% ciepła uwięzionego w atmosferze ziemskiej w wyniku rosnącej emisji gazów cieplarnianych. Jednak ostatnio tempo ich ocieplenia jest dramatyczne. 

Od końca marca 2023 r. globalne temperatury powierzchni oceanów codziennie ustanawiają nowe rekordy w zakresie najwyższej temperatury, jaką kiedykolwiek zarejestrowano tego dnia. Jak wynika z danych unijnego programu Copernicus Climate Change Service, w 47 z tych dni temperatury również przekroczyły poprzednie najwyższe wartości, co stanowi największy margines odnotowany w erze satelitów. 

W lutym 2024 r. na świecie przekroczono ocieplenie temperatury powietrza na powierzchni o 1,5 stopnia przez cały rok. Jednak w zeszłym roku w niektórych regionach temperatury oceanów były podobne do oczekiwanych, gdyby ogólne globalne ocieplenie temperatur powietrza na powierzchni osiągnęło 3 stopnie Celsjusza powyżej poziomu sprzed epoki przemysłowej, sugerowałoby to szybsze ogrzewanie oceanów niż oczekiwano. To szybkie nagrzewanie stanowi dla naukowców zagadkę: dlaczego niedawne ocieplenie oceanów jest jeszcze większe niż sugerują modele? 

„Skokowa zmiana temperatury oceanów w ciągu ostatniego roku jest ogromna” – mówi Hayley Fowler, profesor ds. wpływu zmian klimatycznych na Uniwersytecie w Newcastle w Wielkiej Brytanii. „Fakt, że nie możemy symulować tych skokowych zmian i zrozumieć, dlaczego tak się dzieje, jest przerażający”

Zdjęcie: Getty Images Przyspieszenie topnienia pokryw lodowych na Grenlandii może ostatecznie zmienić cyrkulację prądów oceanicznych

Jasne jest jednak, że ocieplenie oceanów już ma szkodliwy wpływ zarówno na ludzi, jak i ekosystemy. Latem 2023 r. boje u wybrzeży Florydy odnotowały temperatury wyższe niż w wannie z hydromasażem. Rafy koralowe przechodzą obecnie czwarty proces blaknięcia na całej planecie, który będzie najbardziej rozległym w historii. O innych skutkach mówi się mniej: od odtlenienia głębin morskich po intensywniejsze opady deszczu. Wszystko wskazuje na to, że rekordowe temperatury oceanów destabilizują planetę.

Co powoduje rekordowe ocieplenie oceanów?

Za rekordową temperaturę oceanów w zeszłym roku odpowiadają przede wszystkim dwa czynniki, twierdzi Michael McPhaden, oceanograf z Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej (Noaa) w USA. Pierwszą z nich jest stale rosnące stężenie gazów cieplarnianych w atmosferze. Drugim było główne wydarzenie El Niňo w 2023 r. podczas którego cieplejsze niż przeciętnie wody powierzchniowe w tropikalnym Oceanie Spokojnym doprowadziły do ​​zwiększonego parowania i ogromnego transferu ciepła do atmosfery.

Inne, znacznie słabsze czynniki również mogły odegrać rolę, mówi McPhaden. Na początku 2022 r.  wybuchł wulkan Tonga Hunga-Hunga Ha'apai na Pacyfiku, uwalniając ,,bezprecedensowe’’ ilości pary wodnej, która uwięziła ciepło w atmosferze. W 2020 r. Międzynarodowa Organizacja Morska nałożyła również mandat na tankowce komercyjne, które miały obowiązek przejść na źródła paliwa o niskiej zawartości siarki. Zmniejszyło to ilość emisji dwutlenku siarki z globalnej żeglugi. Dwutlenek siarki jest prekursorem siarczanów atmosferycznych, które odbijają światło słoneczne i przyczyniają się do powstawania jasnych smug chmur za statkami, które odbijają ciepło z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Mniej tych jasnych śladów może potencjalnie prowadzić do niewielkiego wzrostu globalnego ocieplenia. Nawet po uwzględnieniu tych czynników ich wkład w dalszym ciągu nie odpowiada skali ocieplenia oceanów, którego obecnie doświadczają niektóre obszary, mówi McPhaden. Na przykład części północnego Atlantyku są obecnie „niezwykle” ciepłe z wciąż nie do końca poznanych powodów. 

Wpływ ocieplenia oceanu może doprowadzić do powstania nowej klasy fal upałów, jakich nigdy wcześniej nie widzieliśmy – Valerio Lucarini

Naukowcy dopiero zaczynają badać inne czynniki. W jednym z wczesnych badań, które nie zostało jeszcze poddane recenzji, oceanograf z Noaa, Boyin Huang, próbuje wyjaśnić ten niedobór, wskazując na inny długoterminowy (50–70 lat) cykl ogrzewania i ochładzania oceanów na wyższych szerokościach geograficznych. Chociaż przyczyny dzisiejszego rekordowego ciepła w oceanach nadal nie są poznane, jego skutki są już odczuwalne na całym świecie.

Przed nami huragany

Jednym z najbardziej zauważalnych skutków są opady atmosferyczne i powstawanie burz. Jeśli temperatura powierzchni morza jest wyższa, więcej wilgoci wyparowuje, wyjaśnia Fowler. Globalne ocieplenie jednocześnie podgrzewa atmosferę, a cieplejsze powietrze jest w stanie zatrzymać więcej wilgoci. Więc kiedy pada deszcz, jest go więcej. Co więcej, efekt jest spotęgowany: każdy stopień ocieplenia wiąże się z możliwością kolejnego 7% wzrostu opadów i wilgotności, mówi Fowler.

Tempo nasilania się systemów burzowych w 2023 r. również zaskoczyło prognostów pogody. Na przykład „cyklony bombowe” spowodowały szybkie nasilenie się cyklonów na średnich szerokościach geograficznych. W kierunku tropików huragan Otis uderzył w Acapulco na meksykańskim wybrzeżu Pacyfiku w październiku 2023 r., po tym jak w ciągu nocy nasilił się ze słabej burzy do huraganu piątej kategorii, podobnie jak huragan Lee, który miesiąc wcześniej nawiedził Karaiby.  „Uważamy, że jest to wynikiem wysokich temperatur oceanów, które szybko intensyfikują małe burze i przekształcają się w naprawdę duże systemy” – mówi Fowler. „Ale ława przysięgłych wciąż nie zna dokładnych mechanizmów”.

Zdjęcie: NASA, Huragan Otis nasilił się w ciągu nocy, zanim uderzył w Acapulco w październiku 2023 r.

Szczególnie niepokojący będzie potencjał wystąpienia bardziej aktywnych huraganów w 2024 r. Niedawny system El Niño może wkrótce przejść w fazę La Niňa. La Niña sprzyja powstawaniu intensywnych i częstych burz na północnym Atlantyku u wybrzeży Afryki, zmniejszając uskok wiatru. A biorąc pod uwagę rekordowo ciepłe temperatury powierzchni morza, które przekazują więcej energii burzom przechodzącym nad głowami, sezon huraganów będzie jednym z najaktywniejszych w historii. Co więcej, cieplejsze oceany mogą również powodować bardziej ekstremalne zjawiska cieplne typu „jednorożca”, mówi Valerio Lucarini, profesor matematyki stosowanej na Uniwersytecie w Leicester w Wielkiej Brytanii. „Wpływ ocieplenia oceanu może doprowadzić do powstania nowych klas fal upałów, jakich nigdy wcześniej nie widzieliśmy” – mówi, ponieważ cieplejsze oceany prowadzą do większego parowania, a co za tym idzie – większej wilgotności.

Ponieważ przetrwanie człowieka zależy od wskaźnika ciepła (kiedy uwzględnia się wilgotność i temperaturę powietrza łącznie), zwiększone ocieplenie oceanów może doprowadzić do powtórzenia się na lądzie rekordowych fal upałów z 2023 r.  

Duszące morza 

Również pod powierzchnią, wpływ ocieplenia może być poważny. Od Australii po Tanzanię blaknięcie koralowców staje się coraz częstsze i bardziej powszechne, zauważa Ana Queirós, ekolog morski, zajmujący się zmianami klimatycznymi w Plymouth Marine Laboratory w Wielkiej Brytanii. W przeciwieństwie do organizmów morskich, takich jak ryby, koralowce nie mogą się poruszać, gdy otaczający je ocean doświadcza fali upałów – wyjaśnia Queirós. Ponieważ wiele obszarów oceanu doświadcza obecnie fal upałów na dnie morskim, skutki mogą być „straszne”. 

Mówiąc bardziej ogólnie, ocieplenie oceanów pozbawia organizmy morskie niezbędnego tlenu i składników odżywczych. Tlen jest mniej rozpuszczalny w cieplejszych wodach, a ponieważ woda powierzchniowa nagrzewa się, zanim woda opadnie na dół, staje się również mniej gęsta, co utrudnia mieszanie się wody na górze i na dnie oceanu. Bez tego mieszania, składniki odżywcze osadzone na dnie morskim lub w jego pobliżu mają trudności z przedostaniem się z powrotem do wód powierzchniowych, gdzie są potrzebne mikroorganizmom, takim jak fitoplankton, tworzący podstawę sieci pokarmowej. Z kolei tlen z wód powierzchniowych nie może dotrzeć do głębszych warstw oceanu. W rezultacie, twierdzi Queirós, występują częstsze przypadki niedotlenienia dna morskiego (niski poziom tlenu), prowadzące do wymierania dna oceanu. Jak również rozwój „stref minimalnej zawartości tlenu”, w których obszary dna morskiego są przez długi czas ubogie w tlen. 

Wznoszące się morza

Linie brzegowe również nie mogą uniknąć konsekwencji ocieplenia oceanów. W miarę jak wody oceaniczne nagrzewają się i stają się mniej gęste, zajmują większą przestrzeń, przyczyniając się do wzrostu poziomu morza. Cieplejsze wody powodują również topnienie lodu morskiego na Antarktydzie i Grenlandii. W ciągu ostatnich 140 lat średni globalny poziom mórz wzrósł o około 21–24 cm (8–9 cali).

Robi się gorąco i jest gorąco – William Sweet

Według Williama Sweeta, oceanografa z Noaa, poziom morza będzie się podnosił w takim tempie, że do 2050 r. średnio poziom będzie się podnosił o kolejne 6–7 cali (15–18 cm). „Nisko położone, gęsto zaludnione obszary są zalewane częściej niż kiedyś – i będzie to coraz częstsze zjawisko” – mówi. Wzdłuż Zatoki Meksykańskiej i wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych poziom oceanów podnosi się jeszcze szybciej niż średnia. „W tej chwili tempo wzrostu przewyższa wszystkie modele: jest gorąco i jest gorąco” – mówi Sweet. 

Spowolnienie Amoc?

Innym ryzykiem punktu krytycznego związanego z globalnym ociepleniem jest spowolnienie i ostateczne załamanie się systemu prądów oceanicznych, znanego jako atlantycka cyrkulacja południkowa, czyli Amoc.  

System cyrkulacji Amoc łączy południowy Atlantyk z północnym Atlantykiem i transportuje ciepłą wodę z regionów tropikalnych na chłodniejszą północ. W trakcie podróży ochładza się i staje się bardziej słony w miarę odparowywania części wody. Ta chłodniejsza, bardziej słona woda jest gęstsza i ostatecznie opada na dno oceanu i wraca na południe. Lucarini zauważa, że ​​jeśli spowolnisz tę cyrkulację, zmniejszysz ilość ciepłej wody transportowanej do regionów Atlantyku na średnich i wysokich szerokościach geograficznych. To z kolei powoduje regionalny efekt ochłodzenia w środkowo-zachodniej Europie.  

System jest powiązany ze sposobem, w jaki ocieplenie oceanów zmienia opady i topnienie lodu, mówi Lucarini. Świeża woda deszczowa nie ,,tonie’’ tak dobrze, jak gęstsza woda morska. Zatem większy poziom opadów na północnym Atlantyku i zwiększone topnienie lodu z Grenlandii oznaczają, że mniej opadów tonie i przemieszcza się z powrotem na południe. Rezultatem jest ogólne osłabienie Amoc. Według Lucariniego osłabiona cyrkulacja ciepłej wody w kierunku północnym pomaga wyjaśnić fakt, że pomimo ogólnego wzrostu ocieplenia oceanów, w określonej części północnego Atlantyku występuje obecnie „zimna plama”. Choć istnieją oznaki wskazujące, że obecny stan Amoc staje się niestabilny, nadal nie jest jasne, jak może się to zmienić i jak szybko. Niedawny artykuł Lucariniego i współpracowników pokazuje, że pomiędzy intensywnym i osłabionym krążeniem może występować wiele złożonych etapów. „Jeśli Amoc zbytnio zwolni, niekoniecznie powróci do dobrej kondycji – może równie dobrze przeskoczyć do innego stanu, o zupełnie innym reżimie klimatycznym” – dodaje, powołując się na potencjalny wzrost wszystkiego, od fal upałów i susz po okresy chłodniejsze. Skutki mogą być szczególnie silne w Europie i prawdopodobnie w Azji Środkowej, a także może to spowodować mniejsze opady w Ameryce Południowej, co może spowodować przekształcenie Puszczy Amazońskiej w sawannę.

„Zmienialibyśmy zasady gry” – mówi Lucarini.