- ENSO toimii Walkerin kiertoliikkeen kautta; El Niño tasoittaa Tyynenmeren termokliinin, nostaen pintalämpötiloja keski- ja itäisellä Tyynellämerellä ja Intian valtamerellä.
- Vuoden 2015–16 El Niño laukaisi kolmannen globaalin korallien valkaisutapahtuman, tappaen noin 50 % matalista koralleista Ison valliriutan pohjoisosassa.
- Korkean päästöjen skenaarioissa äärimmäisten El Niño -tapahtumien ennustetaan kaksinkertaistuvan, lyhentäen riuttojen toipumisikkunoita alle vuosikymmenen mittaisiksi.
1990-luvun lopulla perulaissukeltajat huomasivat, että anjoviskalaparvet olivat kadonneet ja meri tuntui epätavallisen lämpimältä. Se, mitä he kokivat, oli vuoden 1997–98 El Niñon alkusoitto, jota kutsuttaisiin pian 1900-luvun ilmastotapahtumaksi – tapahtumaksi, joka surmaisi arviolta 16 % maailman riuttarakentajakoralleista yhdessä vuodessa [4]. Katastrofin takana oleva ilmiö, El Niño–Southern Oscillation (ENSO), on kytketty meri-ilmakehä-tila, joka värähtelee trooppisella Tyynellämerellä 2–7 vuoden jaksolla vuorotellen lämpimien (El Niño) ja viileiden (La Niña) vaiheiden välillä. Sukeltajille ENSO:n ymmärtäminen ei ole akateemista: se määrittää, onko riutta, johon he maksoivat matkustaa maailman halki, elävä väriloiston katedraali vai valkaistu, levän peittämä raunio. Kolme tuhoisimmista massakorallivalkaisutapahtumista kirjatussa historiassa – 1997–98, 2015–16 ja 2023 – osuivat yksiin El Niñon huippujen kanssa [1]. Ilmastomallit ennustavat nyt, että äärimmäisten El Niño -tapahtumien esiintymistiheys kaksinkertaistuu korkean päästötason skenaarioissa [2], mikä tarkoittaa, että katastrofaalisten lämpöstressitapahtumien välinen aika monissa sukelluskohteissa lyhenee nopeammin kuin riuttojen elpymisnopeudet sallivat. Tämä artikkeli jäljittää ENSO:n mekaniikkaa päiväntasaajan Tyynenmeren termokliinistä erityisiin ja eniten kärsiviin sukelluskohteisiin, hyödyntäen uusinta vertaisarvioitua tiedettä.
Walkerin kiertoliike: ENSO:n moottori
Normaaleissa (ENSO-neutraaleissa) olosuhteissa Walkerin kiertoliike ajaa itäisiä pasaatituulia trooppisen Tyynenmeren poikki, kasaamalla lämmintä pintavettä Indonesiaan ja läntiseen Tyynenmereen. Tämä lämmin allas – kooltaan suurempi kuin mantereen Yhdysvallat – istuu jyrkästi kallistuneen termokliinin päällä, joka on rajakerros lämpimän pintaveden ja kylmän syvän veden välillä. Itäisellä trooppisella Tyynellämerellä termokliini sijaitsee vain 20–50 m pinnan alapuolella, sallien kylmän, ravinteikkaan veden nousta Etelä-Amerikan rannikolla ja Galápagosin saariston ympärillä. Tämä kumpuaminen ajaa poikkeuksellista tuottavuutta, joka tukee Galápagosin ikonista meren megahirviölajistoa.
El Niño: Kun lämmin allas siirtyy itään
El Niño alkaa, kun pasaatituulet heikkenevät – usein satunnaisten ilmakehän häiriöiden laukaisemina – käynnistäen voimakkaan positiivisen takaisinkytkennän, joka tunnetaan Bjerknesin takaisinkytkentänä. Pasaatituulten heikentyessä lämmin vesi virtaa itään, tukahduttaen itäisen Tyynenmeren termokliinin ja nostaen meren pintalämpötiloja (SST) 1–3 °C keski- ja itäisellä Tyynenmerellä. Ilmakehän konvektio, joka tyypillisesti ankkuroituu Indonesian ylle, siirtyy kohti keski-Tyynenmerta, muuttaen sadekuvioita kuudella mantereella. Indo-Tyynellämeren alueella Intian valtameren pintalämpötilat nousevat usein 1–2 °C normaalia korkeammiksi kypsien El Niño -vuosien aikana, altistaen riuttajärjestelmiä, jotka ovat kaukana ENSO-epidemiakeskuksen ulkopuolella, tappavalle lämpöstressille [4].
La Niña: Ylikorjaus
La Niña edustaa ENSO:n viileää, vastakkaista vaihetta, jolle on ominaista epänormaalisti voimakkaat pasaatituulet, syvempi läntisen Tyynenmeren termokliini ja tehostunut kumpuaminen idässä. Sukeltajille La Niña tuo yleensä viileämpää, kirkkaampaa vettä ja voimakkaampia termokliineja kumpuamisalueilla, kuten Galápagosissa ja Perussa. Riuttojen valkaisuriski vähenee La Niña -vaiheiden aikana, vaikkakaan ei poistu – taustalla vallitseva valtameren lämpeneminen tarkoittaa, että jopa neutraalit vuodet tuottavat nykyään SST-poikkeamia, jotka olisi luokiteltu lieviksi El Niño -olosuhteiksi kaksi vuosikymmentä sitten [2].
Kolme merkittävää tapahtumaa, jotka kirjoittivat riuttatieteen uudelleen
1997–98: Vuosisadan ilmastotapahtuma
Vuoden 1997–98 El Niño tuotti siihen mennessä voimakkaimmat SST-poikkeamat mittauslaitteiden tallentamassa historiassa. Pan-trooppinen terminen jälki levisi Malediiveilta ja Intian valtamereltä Tyynenmeren kautta Karibialle. Claar et al. [4] syntetisoivat tietoja 43 tutkimuksesta ja havaitsivat, että korallien valkaisuaste korreloi suoraan El Niñon voimakkuuden kanssa, ja Indo-Tyynellämerellä oli suurin taakka. Arviolta 16 % kaikista koralliriuttojen peitteestä tuhoutui maailmanlaajuisesti tässä yhdessä tapahtumassa. Sukelluskohteet, jotka olivat olleet koskemattomia vuosikymmeniä – Malediiveilla, Seychelleillä ja Korallikolmion alueella – menettivät vuosikymmenten kehityksen kuukausissa.
2015–16: Kolmas globaali korallien valkaisutapahtuma
Vuoden 2015–16 El Niño yhdessä meren lämpenemisen pitkäaikaisen suuntauksen kanssa käynnisti sen, mitä tiedeyhteisö tunnisti kolmanneksi globaaliksi korallien valkaisutapahtumaksi, vuosien 1997–98 ja 2010 jälkeen. Hughes et al. [1] suorittivat lento- ja vedenalaisia tutkimuksia 2 300 km:n matkalla Great Barrier Reefillä ja havaitsivat, että 93 % yksittäisistä riutoista koki jonkinasteista valkaisua, ja noin puolet matalien vesien korallipeitteestä riutan pohjoisimmassa kolmanneksessa kuoli suoraan. Hughes et al. [1] totesivat, että valkaisemista tapahtui lämpötiloissa, jotka olivat ~1 °C alhaisempia kuin 1990-luvulla – ei siksi, että korallit olisivat muuttuneet herkemmiksi, vaan siksi, että ne altistettiin uudelleen ennen kuin ne olivat täysin toipuneet edellisistä tapahtumista. Intian valtamerellä Malediivit, Chagos ja Seychellit kokivat katastrofaalisia menetyksiä. Galápagosin itäiset riutat sen sijaan saivat osittaisen suojan paikallisesta kylmän veden kumpuamisesta. Tämä osoitti mesoskaalan oseanografisten suojapaikkojen merkityksen [5].
2023: Uusi vertailukohta
Vuoden 2023 El Niño kehittyi kuumimman mitatun valtameritaustan taustalla. Globaalit keskimääräiset pintalämpötilat ylittivät aiemmat ennätykset lähes jatkuvasti huhtikuusta 2023 kesäkuuhun 2024 [6]. NOAA Coral Reef Watch julisti neljännen globaalin valkaisutapahtuman vuonna 2024, ja valkaisua dokumentoitiin 77 %:lla maailman trooppisista riutta-alueista – kattavuus, jolle ei ole ennennäkemätöntä havaintoajalla. Tapahtuma osoitti, että jopa kohtalainen El Niño, jo ennestään lämpimämpään perusoloon päällekkäin, voi synnyttää katastrofaalisia valkaisuolosuhteita, jotka olivat aiemmin vaatineet ennätyksellisen El Niñon saavuttaakseen [2].
ENSO:n sormenjälki kolmella ikonisella sukelluskohteella
Galápagosin saaristo
Galápagosin saaristo sijaitsee kolmen suuren merivirran yhtymäkohdassa: etelästä tulevan kylmän Humboldt-virran, pohjoisesta tulevan Panama-virran ja lännestä virtaavan syvän, kylmän Cromwell-virran (päiväntasaajan pohjavirta). La Niña- ja ENSO-neutraaleissa olosuhteissa Cromwell-virran veden kumpuaminen edistää saariston kuuluisien merileguaanien, pingviinien, merileijonien ja Galápagosin haiden elinvoimaisuutta. El Niño -tapahtumat tukahduttavat tämän kumpuamisen syventämällä termokliinia. Vuosien 1982–83 ja 1997–98 tapahtumien aikana Galápagos koki katastrofaalista korallien valkaisuasteen lisääntymistä ja massakuolleisuutta, ja merileijonien poikasten selviytyminen romahti saaliskalojen kadotessa. Vuoden 2015–16 tapahtuma sai osittain suojaa joillakin pohjoisilla alueilla paikallisen kumpuamisen ansiosta, joka lievensi lämpöstressiä, osoittaen mesoskaalan valtameren suojapaikkojen merkityksen [5]. Sukeltajien, jotka vierailevat Galápagosilla El Niño -vuosina, tulisi odottaa lämpimämpää, vähemmän tuottavaa vettä, vähentyneitä megahirviötihentymiä ja kohonnutta valkaisuriskiä jo ennestään rajallisissa riuttarakenteissa.
Indonesian korallikolmio
Indonesia sijaitsee Korallikolmiossa, 6 miljoonan neliökilometrin alueella, joka käsittää maapallon suurimman meren biologisen monimuotoisuuden. Länsi-päiväntasaajan Tyyni valtameri on ENSO-lämpimän altaan alkuperä, mikä tarkoittaa, että Indonesian valtameren olosuhteet ovat tiiviisti sidoksissa ENSO-vaiheeseen. El Niñon aikana lämmin allas siirtyy itään, ja pintalämpötilat joissakin Indonesian saariston osissa voivat itse asiassa hieman jäähtyä altaan siirtyessä. Vuoden 2015–16 tapahtuma kuitenkin tuotti epänormaalia lämpenemistä jopa altaan sisällä, aiheuttaen valkaisua Bird's Head Seascape -alueella, Raja Ampatissa ja Komodolla – paikoilla, joita oli aiemmin pidetty suhteellisen kestävänä [4]. ENSO:n vaikutus Korallikolmioon on heterogeeninen: Bandameren kumpuamisalueet voivat kokea erilaisia stressimPatteja kuin Kaakkois-Indonesian suojaisat Korallimeren riutat.
Suuri valliriutta
GBR on Australian tutkituin riuttajärjestelmä ja siitä on tullut globaali indeksointipaikka ENSO-vetoiselle valkaisututkimukselle. McGowan et al. [3] osoittivat, että ENSO-vaiheen sääolosuhteet – vaikutuksensa kautta pilvisyyteen, tuulen sekoittumiseen ja insolatioon – moduoivat merkittävästi SST:tä ja valkaisuriskiä GBR:llä, erityisesti pohjoisilla alueilla, joissa pasaatituulen vaihtelu on suurinta. Hughes et al. [1] dokumentoima vuoden 2016 valkaisu oli GBR:n historian vakavin, johtuen El Niño -SST-poikkeamien ja pitkäaikaisen lämpenemistrendin yhdistelmästä. Myöhempi valkaisutapahtuma vuonna 2020 – La Niña -vuoden aikana – alleviivasi, että pelkkä taustalla oleva lämpeneminen riittää nykyään laukaisemaan vakavia tapahtumia jopa ilman El Niño -vahvistusta [7].
Sukeltajan kokemus ENSO-syklin aikana
- El Niño: Matalampia termokliininkalteita joillakin alueilla, lämpimämpää pintavettä, valkaistu tai stressaantunut koralleja, vähentyneitä kala- ja selkärangattomien tihentymiä kumpuamisesta riippuvaisilla alueilla.
- La Niña: Voimakkaampia termokliininkalteita, kylmempää kumpuamisvettä Galápagosissa ja Socorrossa, suurempi tuottavuus, parempi näkyvyys joillakin alueilla, pienempi valkaisuriski.
- ENSO-neutraali: Yleensä vakaat olosuhteet; ajoita sukellukset tämän vaiheen ympärille, jotta saat parhaat merieläinkohtaamiset kumpuamispaikoilla.
- Kaikki vaiheet: Taustalla oleva meren lämpeneminen tarkoittaa, että peruslämpötilat ovat nyt 0,5–1,0 °C yli 1900-luvun keskiarvojen useimmissa trooppisissa sukelluskohteissa – El Niño -poikkeamat ovat lisäys tähän jo ennestään korkeaan perustasoon.
Ilmastonmuutos ja ENSO:n tulevaisuus
Cai et al. [2] käyttivät 21 mallin CMIP5-ensembleä ennustaakseen, että äärimmäiset El Niño -tapahtumat – jotka määritellään selkeällä lämpimän altaan itäisellä laajenemisella ja sateiden siirtymisellä keski-Tyynellemerelle – kaksinkertaistuvat suunnilleen RCP8.5 korkean päästöjen skenaarion mukaan, esiintyen noin kerran 10 vuodessa sen sijaan, että ne esiintyisivät kerran 20 vuodessa. Tällä ennusteella on syvällisiä vaikutuksia riuttojen elpymiseen. Hoegh-Guldberg et al. [5] laskivat, että riutat tarvitsevat vähintään 10–15 vuotta ilman valkaisua, jotta ne voivat palauttaa rakenteellisen monimuotoisuutensa vakavan tapahtuman jälkeen; kaksinkertaisella El Niño -taajuudella elpyminen olisi kroonisesti epätäydellistä. Kwiatkowski et al. [7] ennustivat edelleen, että SSP5-8.5-skenaarion mukaan trooppisen valtameren pH laskee ja kerrostuminen kasvaa, mikä lisää lämpöstressin päälle happamoitumispaineen samoihin riuttajärjestelmiin.
Kysymys ei ole enää siitä, vaikuttaako ilmastonmuutos koralliriuttoihin, vaan siitä, kuinka paljon korallia säilyy tulevina vuosikymmeninä toistuvien lämpöstressitapahtumien aikana.— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]
Sukellusten suunnittelu ENSO:n mukaan
NOAA:n Climate Prediction Center julkaisee ENSO-ennusteita 3, 6 ja 9 kuukauden varoitusajalla. NOAA Coral Reef Watch Degree Heating Week (DHW) -tuote yhdistää SST-poikkeamat ajan kuluessa tarjotakseen reaaliaikaisia valkaisuriskin arviointeja yli 200 virtuaalisella asemalla maailmanlaajuisesti. Sukeltajien, jotka suunnittelevat arvokkaita matkoja ENSO-herkille kohteille – Galápagos, Cocos Island, GBR, Malediivit – tulisi tarkistaa sekä ENSO-vaiheen ennuste että nykyiset DHW-arvot ennen varaamista. La Niña tai ENSO-neutraalit ajanjaksot tarjoavat yleensä vakaimmat ja tuottavimmat olosuhteet kumpuamispaikoilla.
Lähteet
- [1] Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M. et al. (2017). Global warming and recurrent mass bleaching of corals. Nature. doi:10.1038/nature21707
- [2] Cai, W., Borlace, S., Lengaigne, M. et al. (2014). Increasing frequency of extreme El Niño events due to greenhouse warming. Nature Climate Change. doi:10.1038/nclimate2100
- [3] McGowan, H.A. et al. (2017). ENSO weather and coral bleaching on the Great Barrier Reef, Australia. Geophysical Research Letters. doi:10.1002/2017GL074877
- [4] Claar, D.C., Szostek, L., McDevitt-Irwin, J.M., Schanze, J.J., Baum, J.K. (2018). Global patterns and impacts of El Niño events on coral reefs: A meta-analysis. PLOS ONE. doi:10.1371/journal.pone.0190957
- [5] Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P.J., Hooten, A.J. et al. (2007). Coral reefs under rapid climate change and ocean acidification. Science. doi:10.1126/science.1152509
- [6] Frölicher, T.L., Fischer, E.M., Gruber, N. (2018). Marine heatwaves under global warming. Nature. doi:10.1038/s41586-018-0383-9
- [7] Kwiatkowski, L., Torres, O., Bopp, L. et al. (2020). Twenty-first century ocean warming, acidification, deoxygenation, and upper-ocean nutrient and primary production decline from CMIP6 model projections. Biogeosciences. doi:10.5194/bg-17-3439-2020
- [8] Oliver, E.C.J. et al. (2021). Marine heatwaves. Annual Review of Marine Science. doi:10.1146/annurev-marine-032720-095144