- Az ENSO a Walker-cirkuláción keresztül működik; az El Niño laposítja a Csendes-óceáni termoklin réteget, megugraszva az SST-ket a közép- és keleti Csendes-óceánon, valamint az Indiai-óceánon.
- A 2015–16-os El Niño váltotta ki a harmadik globális korallfehéredési eseményt, amely a Nagy Korallzátony északi részén a sekély korallok körülbelül 50%-át elpusztította.
- Magas kibocsátású forgatókönyvek esetén a szélsőséges El Niño események gyakorisága várhatóan megduplázódik, lerövidítve a zátonyok felépülési ablakaát egy évtized alatti intervallumokra.
Az 1990-es évek végén a perui partok mentén élő halászok észrevették, hogy a szardella rajok eltűntek, és a tenger szokatlanul melegnek érződött. Amit tapasztaltak, az az 1997–98-as El Niño nyitó felvonása volt, amelyet hamarosan a huszadik század éghajlati eseményének neveztek – egy olyan esemény, amely becslések szerint a világ zátonyépítő koralljainak 16%-át ölte meg egyetlen év alatt [4]. Az ennek a katasztrófának a hátterében álló jelenség, az El Niño–Déli Oszcilláció (ENSO) egy összekapcsolt óceán-légkör mód, amely a trópusi Csendes-óceánon 2–7 éves ciklusban oszcillál, meleg (El Niño) és hideg (La Niña) fázisok között váltakozva. A búvárok számára az ENSO megértése nem tudományos kérdés: ez határozza meg, hogy a zátony, amelyért a világ másik felére utaztál, a színek élő katedrálisa lesz-e, vagy egy kifakult, algával borított rom. A feljegyzett történelem három legpusztítóbb tömeges korallfehéredési eseménye – 1997–98, 2015–16 és 2023 – egybeesett az El Niño csúcsokkal [1]. Az éghajlati modellek most azt vetítik előre, hogy a szélsőséges El Niño események gyakorisága megduplázódik a magas kibocsátású forgatókönyvek esetén [2], ami azt jelenti, hogy a katasztrofális hőstressz-események közötti intervallum sok búvárcélponton gyorsabban csökken, mint ahogyan a zátonyok felépülési rátája lehetővé tenné. Ez a cikk az ENSO mechanizmusait mutatja be az egyenlítői Csendes-óceán termoklin rétegétől a leginkább érintett specifikus búvárcélpontokig, a legújabb szakértő által ellenőrzött tudományos eredményekre támaszkodva.
A Walker-cirkuláció: Az ENSO motorja
Normál (ENSO-semleges) körülmények között a Walker-cirkuláció keleties passzátszeleket hajt a trópusi Csendes-óceánon keresztül, felhalmozva a meleg felszíni vizet Indonézia tengeri kontinense és a Csendes-óceán nyugati része felé. Ez a meleg víztömeg – amely nagyobb területet ölel fel, mint az Egyesült Államok kontinentális része – egy élesen dőlő termoklin réteg fölött helyezkedik el, amely a meleg felszíni víz és a hideg mélyvíz közötti határfelület. A Csendes-óceán keleti trópusi részén a termoklin réteg mindössze 20–50 m mélyen van a felszín alatt, lehetővé téve a hideg, tápanyagban gazdag víz feláramlását a dél-amerikai partok mentén és a Galápagos-szigetek körül. Ez a feláramlás hajtja azt a rendkívüli termelékenységet, amely a Galápagos ikonikus tengeri megafaunáját táplálja.
El Niño: Amikor a meleg víztömeg keletre vándorol
Az El Niño akkor kezdődik, amikor a passzátszelek gyengülnek – gyakran egy sztochasztikus légköri zavar váltja ki –, elindítva egy erős pozitív visszacsatolási hurkot, amelyet Bjerknes-visszacsatolásnak neveznek. Ahogy a passzátszelek enyhülnek, a meleg víz kelet felé áramlik, elnyomva a keleti Csendes-óceáni termoklint és 1–3°C-kal megemelve a tengerfelszín hőmérsékletét (SST) a közép- és keleti Csendes-óceánon. A légköri konvekció, amely általában Indonézia fölött horgonyoz, a központi Csendes-óceán felé tolódik, megváltoztatva az esőmintázatokat hat kontinensen. Az Indo-csendes-óceánon az Indiai-óceán SST-je gyakran 1–2°C-kal az átlagos fölé emelkedik az érett El Niño években, halálos hőstressznek téve ki azokat a zátonyrendszereket, amelyek messze kívül esnek a közvetlen ENSO epicentrumon [4].
La Niña: A túlzott korrekció
A La Niña az ENSO hideg, ellentétes fázisát jelenti, amelyet rendkívül erős passzátszelek, mélyebb nyugati Csendes-óceáni termoklin és fokozott feláramlás jellemez keleten. A búvárok számára a La Niña általában hidegebb, tisztább vizet és erősebb termoklin rétegeket hoz az olyan feláramlási régiókban, mint a Galápagos-szigetek és Peru. A zátonyok fehéredésének kockázata csökken a La Niña fázisok során, bár nem szűnik meg teljesen – a háttérben zajló óceáni felmelegedés azt jelenti, hogy még a semleges évek is olyan SST anomáliákat produkálnak, amelyek két évtizeddel ezelőtt enyhe El Niño körülményeknek minősültek volna [2].
Három történelmi esemény, amely újraírta a zátonyok tudományát
1997–98: A huszadik század éghajlati eseménye
Az 1997–98-as El Niño hozta létre a műszeres mérésekben addig sosem látott legerősebb SST anomáliákat. Egy pán-trópusi hőlábnyom terjedt el a Maldív-szigetektől és az Indiai-óceántól a Csendes-óceánon keresztül a Karib-térségig. Claar et al. [4] 43 tanulmány adatait szintetizálta, és megállapította, hogy a korallfehéredés súlyossága közvetlenül összefügg az El Niño intenzitásával, az Indo-csendes-óceán viselte a legnagyobb terhet. Becslések szerint az összes korallzátony fedezetének 16%-a pusztult el világszerte ezen az egyetlen eseményen belül. Az évtizedekig érintetlen búvárcélpontok – a Maldív-szigeteken, a Seychelle-szigeteken és a Korall-háromszögben – hónapok alatt vesztettek el évtizedeknyi keretstruktúrát.
2015–16: A harmadik globális korallfehéredési esemény
A 2015–16-os El Niño, az óceáni felmelegedés hosszú távú trendjével kombinálva, kiváltotta azt, amit a tudományos közösség a harmadik globális korallfehéredési eseménynek tekintett, az 1997–98-as és 2010-es eseményeket követően. Hughes et al. [1] légi és víz alatti felméréseket végzett a Nagy Korallzátony 2300 km-es szakaszán, és megállapította, hogy az egyes zátonyok 93%-ánál tapasztaltak valamilyen mértékű fehéredést, a zátony északi harmadában pedig a sekélyvízi korallok körülbelül fele elpusztult. Hughes et al. [1] megjegyezte, hogy a fehéredés kb. 1°C-kal alacsonyabb hőmérsékleten történt, mint az 1990-es években – nem azért, mert a korallok érzékenyebbé váltak, hanem azért, mert újra kitették őket, mielőtt teljesen felépültek volna a korábbi eseményekből. Az Indiai-óceánon a Maldív-szigetek, a Chagos és a Seychelle-szigetek katasztrofális veszteségeket szenvedtek. A Galápagos-szigetek keleti zátonyait ezzel szemben részben tompította a lokalizált hidegvízi feláramlás, ami illusztrálja a mezoskópikus óceánográfiai menedékek fontosságát [5]. Az El Niño években a Galápagos-szigetekre látogató búvárok melegebb, kevésbé produktív vízre, csökkent megafauna aggregációkra és az amúgy is korlátozott zátonyszerkezetek fokozott fehéredési kockázatára számíthatnak.
2023: Egy új mérföldkő
A 2023-as El Niño a műszeres mérésekben valaha rögzített legmelegebb óceáni háttér előtt alakult ki. A globális átlagos SST-k szinte folyamatosan meghaladták a korábbi rekordokat 2023 áprilisától 2024 közepéig [6]. A NOAA Coral Reef Watch 2024-ben hirdette meg a negyedik globális fehéredési eseményt, a fehéredés a világ trópusi zátonyterületeinek 77%-ában dokumentálva – ez a megfigyelési korszakban példátlan lefedettség. Az esemény megmutatta, hogy még egy mérsékelt El Niño is, egy már amúgy is melegebb alapóceánra rátevődve, katasztrofális fehéredési körülményeket generálhat, amihez korábban rekorddöntő El Niñóra lett volna szükség [2].
Az ENSO ujjlenyomata három ikonikus búvárcélponton
A Galápagos-szigetek
A Galápagos-szigetek három fő óceáni áramlat találkozási pontjában fekszik: a délről érkező hideg Humboldt-áramlat, az északról érkező Panama-áramlat és a nyugatról áramló mély, hideg Cromwell-áramlat (Egyenlítői Aláramlás). La Niña és ENSO-semleges körülmények között a Cromwell-áramlat vizének feláramlása hajtja azt a termelékenységet, amely a szigetcsoport híres tengeri iguanáit, pingvinjeit, oroszlánfókáit és galápagosi cápáit táplálja. Az El Niño események elnyomják ezt a feláramlást a termoklin réteg elmélyítésével. Az 1982–83-as és 1997–98-as események során a Galápagos-szigeteken katasztrofális korallfehéredés és tömeges elhullás történt, az oroszlánfókák utódainak túlélése pedig összeomlott, ahogy a zsákmányhalak eltűntek. A 2015–16-os eseményt egyes északi helyeken részben tompította a lokalizált feláramlás, amely enyhítette a hőstresszt, illusztrálva a mezoskópikus óceánográfiai menedékek fontosságát [5]. Az El Niño években a Galápagos-szigetekre látogató búvároknak melegebb, kevésbé produktív vízre, csökkent megafauna aggregációkra és az amúgy is korlátozott zátonyszerkezetek fokozott fehéredési kockázatára kell számítaniuk.
Indonézia Korall-háromszöge
Indonézia a Korall-háromszögön belül helyezkedik el, egy 6 millió km²-es régióban, amely a Föld legnagyobb tengeri biodiverzitásával rendelkezik. A nyugati egyenlítői Csendes-óceán az ENSO meleg víztömegének eredete, ami azt jelenti, hogy Indonézia óceáni viszonyai szorosan kapcsolódnak az ENSO fázishoz. Az El Niño idején a meleg víztömeg keletre tolódik, és az Indonéz-szigetvilág egyes részein a felszíni SST-k valójában kissé lehűlhetnek, ahogy a meleg víztömeg vándorol. Azonban a 2015–16-os esemény még a meleg víztömegen belül is anomális felmelegedést produkált, ami fehéredést okozott a Bird's Head Seascape, Raja Ampat és Komodo területén – olyan helyeken, amelyeket korábban viszonylag ellenállónak tartottak [4]. Az ENSO hatása a Korall-háromszögön heterogén: a Banda-tengeri feláramlási helyeken más stresszmintázatokat tapasztalhatnak, mint Kelet-Indonézia védett Korall-tengeri zátonyai.
A Nagy Korallzátony
A GBR Ausztrália leginkább tanulmányozott zátonyrendszere, és az ENSO által vezérelt fehéredési kutatások globális indexpontjává vált. McGowan et al. [3] kimutatták, hogy az ENSO-fázisú időjárási mintázatok – a felhőzetre, a szélkeveredésre és a napsugárzásra gyakorolt hatásuk révén – jelentősen modulálják az SST-t és a fehéredés kockázatát a GBR-en, különösen az északi szakaszokon, ahol a passzátszelek változékonysága a legnagyobb. A 2016-os fehéredés, amelyet Hughes et al. [1] dokumentáltak, a GBR feljegyzett történetének legsúlyosabbja volt, amelyet az El Niño SST anomáliák és a hosszú távú felmelegedési trend kombinációja okozott. Egy későbbi, 2020-as fehéredési esemény – La Niña évében – aláhúzta, hogy a háttérben zajló felmelegedés önmagában is elegendő ahhoz, hogy súlyos eseményeket váltson ki még El Niño erősítése nélkül is [7].
A búvárlátogatók élménye az ENSO ciklusban
- El Niño: Sekélyebb termoklin rétegek egyes helyeken, melegebb felszíni víz, kifakult vagy stresszes korallok, csökkent hal- és gerinctelen aggregációk a feláramlástól függő területeken.
- La Niña: Erősebb termoklin rétegek, hidegebb feláramló víz a Galápagos-szigeteken és Socorróban, magasabb termelékenység, jobb látási viszonyok egyes régiókban, csökkent fehéredési kockázat.
- ENSO-semleges: Általában stabil körülmények; tervezd a merüléseket e fázis köré a legjobb tengeri élővilág találkozásokért a feláramlási célpontokon.
- Minden fázis: A háttérben zajló óceáni felmelegedés azt jelenti, hogy az alap hőmérsékletek most 0,5–1,0°C-kal a 20. századi átlagok fölött vannak a legtöbb trópusi búvárcélponton – az El Niño anomáliák erre az amúgy is megemelkedett alapra tevődnek rá.
Éghajlatváltozás és az ENSO jövője
Cai et al. [2] egy 21 modellel rendelkező CMIP5 együttest használtak annak előrejelzésére, hogy a szélsőséges El Niño események – amelyeket a meleg víztömeg hangsúlyos keleti irányú kiterjedése és az esőzés központi Csendes-óceánra való áthelyeződése jellemez – megközelítőleg duplájára nőnek gyakoriságukban az RCP8.5 magas kibocsátású forgatókönyv szerint, nagyjából 10 évente egyszer, a korábbi 20 évente egyszer helyett. Ez az előrejelzés mélyreható következményekkel jár a zátonyok felépülésére nézve. Hoegh-Guldberg et al. [5] számításai szerint a zátonyoknak legalább 10–15 évre van szükségük fehéredésmentes körülményekre ahhoz, hogy a szerkezeti komplexitásuk visszatérjen egy súlyos esemény után; megduplázott El Niño gyakoriság esetén a felépülés krónikusan hiányos lenne. Kwiatkowski et al. [7] továbbá azt vetítették előre, hogy az SSP5-8.5 forgatókönyv szerint a trópusi óceáni pH csökkenni fog, és a rétegződés növekedni fog, ami a hőstresszt savasodási nyomással súlyosbítja ugyanazokon a zátonyrendszereken.
A kérdés már nem az, hogy az éghajlatváltozás hatással lesz-e a korallzátonyokra, hanem az, hogy mennyi korall fogja túlélni az elkövetkező évtizedek ismétlődő hőstressz-eseményeit.— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]
Búvárkodás tervezése az ENSO körül
A NOAA Éghajlat-előrejelzési Központja 3, 6 és 9 hónapos előrejelzésekkel bocsátja ki az ENSO-kilátásokat. A NOAA Coral Reef Watch Degree Heating Week (DHW) terméke idővel integrálja az SST anomáliákat, hogy valós idejű fehéredési kockázatértékeléseket nyújtson több mint 200 virtuális állomáson világszerte. Az ENSO-érzékeny célpontokra – Galápagos-szigetek, Cocos-sziget, GBR, Maldív-szigetek – értékes utazásokat tervező búvároknak foglalás előtt konzultálniuk kell mind az ENSO fázis előrejelzésével, mind a jelenlegi DHW értékekkel. A La Niña vagy ENSO-semleges időszakok általában a legstabilabb, legtermékenyebb körülményeket kínálják a feláramlási helyeken.
Források
- [1] Hughes, T.P., Kerry, J.T., Álvarez-Noriega, M. et al. (2017). Globális felmelegedés és a korallok ismétlődő tömeges kifehéredése. Nature. doi:10.1038/nature21707
- [2] Cai, W., Borlace, S., Lengaigne, M. et al. (2014). Az extrém El Niño események növekvő gyakorisága az üvegházhatású melegedés miatt. Nature Climate Change. doi:10.1038/nclimate2100
- [3] McGowan, H.A. et al. (2017). ENSO időjárás és korall kifehéredés az ausztrál Nagy-korallzátonyon. Geophysical Research Letters. doi:10.1002/2017GL074877
- [4] Claar, D.C., Szostek, L., McDevitt-Irwin, J.M., Schanze, J.J., Baum, J.K. (2018). Az El Niño események globális mintázatai és hatásai a korallzátonyokra: Metaanalízis. PLOS ONE. doi:10.1371/journal.pone.0190957
- [5] Hoegh-Guldberg, O., Mumby, P.J., Hooten, A.J. et al. (2007). Korallzátonyok a gyors klímaváltozás és az óceánok savasodása idején. Science. doi:10.1126/science.1152509
- [6] Frölicher, T.L., Fischer, E.M., Gruber, N. (2018). Tengeri hőhullámok a globális felmelegedés idején. Nature. doi:10.1038/s41586-018-0383-9
- [7] Kwiatkowski, L., Torres, O., Bopp, L. et al. (2020). Huszonegyedik századi óceáni felmelegedés, savasodás, oxigénhiány, és a felső óceáni tápanyag- és primer termeléscsökkenés a CMIP6 modellprojekciókból. Biogeosciences. doi:10.5194/bg-17-3439-2020
- [8] Oliver, E.C.J. et al. (2021). Tengeri hőhullámok. Annual Review of Marine Science. doi:10.1146/annurev-marine-032720-095144