- ENSO действует через Циркуляцию Уокера; Эль-Ниньо сглаживает термоклин Тихого океана, резко повышая SST в центральной и восточной части Тихого океана и в Индийском океане.
- Эль-Ниньо 2015–16 годов вызвало третье глобальное событие обесцвечивания кораллов, уничтожив примерно 50% мелководных кораллов в северной части Большого Барьерного рифа.
- При сценариях высоких выбросов прогнозируется, что частота экстремальных явлений Эль-Ниньо удвоится, сокращая окна восстановления рифов до судекадных интервалов.
В конце 1990-х годов рыбаки вдоль перуанского побережья заметили, что косяки анчоусов исчезли, а море стало неестественно теплым. То, что они переживали, было началом Эль-Ниньо 1997–98 годов, вскоре названного климатическим событием двадцатого века — событием, которое уничтожило примерно 16% кораллов-рифостроителей в мире за один год [4]. Явление, стоящее за этой катастрофой, Эль-Ниньо — Южное Колебание (ENSO), представляет собой связанную океан-атмосфера систему, которая колеблется в тропической части Тихого океана с циклом в 2–7 лет, чередуясь между теплыми (Эль-Ниньо) и прохладными (Ла-Нинья) фазами. Для дайверов понимание ENSO не является академическим: оно определяет, будет ли риф, ради которого они летели через весь мир, живым собором цвета или выбеленной, заросшей водорослями руиной. Три из самых разрушительных массовых обесцвечиваний кораллов в зарегистрированной истории — 1997–98, 2015–16 и 2023 годы — совпали с пиками Эль-Ниньо [1]. Климатические модели теперь предсказывают, что частота экстремальных явлений Эль-Ниньо удвоится при сценариях высоких выбросов [2], что означает, что интервал между катастрофическими термическими стрессовыми событиями во многих дайвинг направлениях сокращается быстрее, чем позволяют темпы восстановления рифов. Эта статья прослеживает механику ENSO от термокли на экваториальной части Тихого океана до конкретных дайвинг направлений, наиболее пострадавших, опираясь на новейшие рецензируемые научные данные.
Циркуляция Уокера: двигатель ENSO
В нормальных (ENSO-нейтральных) условиях Циркуляция Уокера движет восточные пассаты через тропическую часть Тихого океана, нагнетая теплую поверхностную воду к морскому континенту Индонезии и западной части Тихого океана. Этот теплый бассейн — занимающий площадь, превышающую континентальную часть США, — расположен над резко наклоненным термоклинном, пограничным слоем между теплой поверхностной и холодной глубокой водой. В восточной тропической части Тихого океана термоклин находится всего в 20–50 м под поверхностью, что позволяет холодной, богатой питательными веществами воде подниматься вдоль побережья Южной Америки и вокруг архипелага Галапагос. Этот апвеллинг обеспечивает необычайную продуктивность, поддерживающую знаковую морскую мегафауну Галапагосских островов.
Эль-Ниньо: когда теплый бассейн мигрирует на восток
Эль-Ниньо начинается, когда пассаты ослабевают — часто это запускается случайным атмосферным возмущением — инициируя мощную петлю положительной обратной связи, известную как обратная связь Бьёркнеса. По мере ослабления пассатов теплая вода движется на восток, подавляя термоклин в восточной части Тихого океана и повышая температуру поверхности моря (SST) на 1–3°C в центральной и восточной части Тихого океана. Атмосферная конвекция, которая обычно закреплена над Индонезией, смещается к центральной части Тихого океана, изменяя характер осадков на шести континентах. В Индо-Тихоокеанском регионе SST в Индийском океане часто поднимается на 1–2°C выше нормы в годы зрелого Эль-Ниньо, подвергая рифовые системы, находящиеся далеко за пределами прямого эпицентра ENSO, смертельному тепловому стрессу [4].
Ла-Нинья: сверкоррекция
Ла-Нинья представляет собой холодную, противоположную фазу ENSO, характеризующуюся аномально сильными пассатами, более глубоким термоклинном в западной части Тихого океана и усиленным апвеллингом на востоке. Для дайверов Ла-Нинья обычно приносит более прохладную, чистую воду и более сильные термоклинны в районах апвеллинга, таких как Галапагосские острова и Перу. Риск обесцвечивания кораллов снижается во время фаз Ла-Нинья, хотя и не исключается — фоновое потепление океана означает, что даже нейтральные годы теперь приносят аномалии SST, которые два десятилетия назад квалифицировались бы как мягкие условия Эль-Ниньо [2].
Три знаковых события, которые переписали науку о рифах
1997–98: Климатическое событие двадцатого века
Эль-Ниньо 1997–98 годов вызвало сильнейшие аномалии SST в инструментальной записи до того момента. Пантропический тепловой след простирался от Мальдив и Индийского океана через Тихий океан до Карибского бассейна. Claar и соавт. [4] обобщили данные 43 исследований и обнаружили, что серьезность обесцвечивания кораллов напрямую коррелировала с интенсивностью Эль-Ниньо, причем Индо-Тихоокеанский регион нес самое тяжелое бремя. По оценкам, 16% всего кораллового рифового покрова было уничтожено по всему миру в результате этого единственного события. Дайв-сайты, которые десятилетиями были нетронутыми — на Мальдивах, Сейшельских островах и по всему Коралловому треугольнику — потеряли многолетние формирования за месяцы.
2015–16: Третье глобальное обесцвечивание кораллов
Эль-Ниньо 2015–16 годов в сочетании с долгосрочной тенденцией потепления океана вызвали то, что научное сообщество признало третьим глобальным событием обесцвечивания кораллов, после 1997–98 и 2010 годов. Hughes и соавт. [1] провели аэрофотосъемку и подводные исследования на 2300 км Большого Барьерного рифа и обнаружили, что 93% отдельных рифов в той или иной степени пострадали от обесцвечивания, причем примерно половина кораллового покрова на мелководье в северной трети рифа погибла полностью. Hughes и соавт. [1] отметили, что обесцвечивание происходило при температурах примерно на 1°C ниже, чем в 1990-х годах — не потому, что кораллы стали более чувствительными, а потому, что они снова подвергались воздействию до полного восстановления после предыдущих событий. В Индийском океане Мальдивы, Чагос и Сейшельские острова понесли катастрофические потери. Восточные рифы Галапагосских островов, напротив, были частично защищены локальным апвеллингом холодных вод, который ослаблял тепловой стресс, что иллюстрирует важность мезомасштабных океанографических убежищ [5].
2023: Новая точка отсчета
Эль-Ниньо 2023 года развивалось на фоне самого теплого океана в инструментальной записи. Среднемировые температуры поверхности моря превышали предыдущие рекорды почти непрерывно с апреля 2023 года до середины 2024 года [6]. NOAA Coral Reef Watch объявила о четвертом глобальном событии обесцвечивания в 2024 году, с обесцвечиванием, задокументированным на 77% тропических рифовых территорий мира — беспрецедентный охват в эпоху наблюдений. Это событие продемонстрировало, что даже умеренное Эль-Ниньо, наложенное на уже более теплую базовую температуру океана, может вызвать катастрофические условия обесцвечивания, для которых ранее потребовалось бы рекордное Эль-Ниньо [2].
Вопрос больше не в том, повлияет ли изменение климата на коралловые рифы, а в том, сколько кораллов переживут предстоящие десятилетия повторяющихся событий теплового стресса.— Hoegh-Guldberg et al., Science, 2007 [5]
След ENSO на трех знаковых дайв-направлениях
Архипелаг Галапагос
Галапагосские острова расположены на слиянии трех основных океанских течений: холодного течения Гумбольдта с юга, течения Панама с севера и глубокого, холодного течения Кромвеля (Экваториальное подповерхностное течение), текущего с запада. Во время Ла-Нинья и ENSO-нейтральных условий апвеллинг вод течения Кромвеля обеспечивает продуктивность, которая поддерживает знаменитых морских игуан, пингвинов, морских львов и галапагосских акул архипелага. События Эль-Ниньо подавляют этот апвеллинг, углубляя термоклин. Во время событий 1982–83 и 1997–98 годов на Галапагосских островах наблюдалось катастрофическое обесцвечивание кораллов и массовая гибель, а выживаемость детенышей морских львов резко сократилась из-за исчезновения кормовой рыбы. Событие 2015–16 годов было частично смягчено на некоторых северных участках локальным апвеллингом, который ослаблял тепловой стресс, что иллюстрирует важность мезомасштабных океанографических убежищ [5]. Дайверы, посещающие Галапагосские острова в годы Эль-Ниньо, должны ожидать более теплую, менее продуктивную воду, уменьшение скоплений мегафауны и повышенный риск обесцвечивания на и без того ограниченных рифовых структурах.
Коралловый треугольник Индонезии
Индонезия находится в пределах Кораллового треугольника, региона площадью 6 миллионов км², охватывающего самое высокое морское биоразнообразие на Земле. Западная экваториальная часть Тихого океана является источником теплого бассейна ENSO, что означает, что океанические условия Индонезии тесно связаны с фазой ENSO. Во время Эль-Ниньо теплый бассейн смещается на восток, и поверхностные SST в некоторых частях Индонезийского архипелага могут фактически немного охлаждаться по мере миграции теплого бассейна. Однако событие 2015–16 годов вызвало аномальное потепление даже в самом теплом бассейне, что привело к обесцвечиванию в регионе Птичьей Головы, Раджа Ампат и Комодо — местах, которые ранее считались относительно устойчивыми [4]. Влияние ENSO на Коралловый треугольник неоднородно: места апвеллинга в море Банда могут испытывать иные стрессовые паттерны, чем защищенные рифы Кораллового моря в восточной Индонезии.
Большой Барьерный риф
ББР является наиболее изученной рифовой системой Австралии и стал глобальным индексным участком для исследований обесцвечивания, вызванного ENSO. McGowan и соавт. [3] показали, что погодные условия фазы ENSO — через их влияние на облачный покров, ветровое перемешивание и инсоляцию — существенно модулируют SST и риск обесцвечивания по всему ББР, особенно в северных секциях, где изменчивость пассатов наиболее велика. Обесцвечивание 2016 года, задокументированное Hughes и соавт. [1], было самым серьезным в зарегистрированной истории для ББР, вызванным сочетанием аномалий SST Эль-Ниньо и долгосрочной тенденции потепления. Последующее событие обесцвечивания в 2020 году — в год Ла-Нинья — подчеркнуло, что фонового потепления теперь достаточно, чтобы вызвать серьезные события даже без усиления Эль-Ниньо [7].
Опыт дайвера во время цикла ENSO
- Эль-Ниньо: Более мелководные термоклинны на некоторых участках, более теплая поверхностная вода, обесцвеченные или подвергшиеся стрессу кораллы, уменьшение скоплений рыб и беспозвоночных в районах, зависящих от апвеллинга.
- Ла-Нинья: Более сильные термоклинны, более холодная апвеллинговая вода на Галапагосских островах и Сокорро, более высокая продуктивность, лучшая видимость в некоторых регионах, сниженный риск обесцвечивания.
- ENSO-нейтральная фаза: В целом стабильные условия; планируй погружения вокруг этой фазы для лучших встреч с морской жизнью в местах апвеллинга.
- Все фазы: Фоновое потепление океана означает, что базовые температуры теперь на 0,5–1,0°C выше средних показателей 20-го века на большинстве тропических дайв-сайтов — аномалии Эль-Ниньо добавляются к этому уже повышенному уровню.
Изменение климата и будущее ENSO
Cai и соавт. [2] использовали ансамбль из 21 модели CMIP5, чтобы спрогнозировать, что экстремальные события Эль-Ниньо — определяемые выраженным восточным распространением теплого бассейна и смещением осадков в центральную часть Тихого океана — примерно удвоятся по частоте при сценарии RCP8.5 с высокими выбросами, происходя примерно раз в 10 лет вместо одного раза в 20 лет. Этот прогноз имеет глубокие последствия для восстановления рифов. Hoegh-Guldberg и соавт. [5] подсчитали, что рифам требуется не менее 10–15 лет условий без обесцвечивания для восстановления структурной сложности после серьезного события; при удвоенной частоте Эль-Ниньо восстановление будет хронически неполным. Kwiatkowski и соавт. [7] далее спрогнозировали, что при SSP5-8.5 pH тропического океана снизится, а стратификация увеличится, что усугубит тепловой стресс давлением подкисления на те же рифовые системы.
Планирование дайв-сафари с учетом ENSO
Центр прогнозирования климата NOAA выпускает прогнозы ENSO на 3, 6 и 9 месяцев вперед. Продукт NOAA Coral Reef Watch Degree Heating Week (DHW) интегрирует аномалии SST во времени, чтобы предоставлять оценки риска обесцвечивания в реальном времени на более чем 200 виртуальных станциях по всему миру. Дайверы, планирующие ценные поездки в чувствительные к ENSO направления — Галапагосские острова, остров Кокос, ББР, Мальдивы — должны ознакомиться с прогнозом фазы ENSO и текущими значениями DHW перед бронированием. Окна Ла-Нинья или ENSO-нейтральной фазы обычно предлагают наиболее стабильные и продуктивные условия в местах апвеллинга.
Источники
- [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