Wissenschaftler identifizieren Hitzewelle am Meeresgrund

Die als „The Blob“ bekannte Meereshitzewelle von 2013-2016 erwärmte eine riesige Fläche von Oberflächengewässern im Nordostpazifik, störte die Meeresökosysteme der Westküste, drückte die Rückkehr der Lachse und schadete der kommerziellen Fischerei. Es löste auch eine Forschungswelle zur extremen Erwärmung des Oberflächenwassers der Ozeane aus.

Aber wie neue NOAA-Forschungen zeigen, treten marine Hitzewellen auch tief unter Wasser auf.

In einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel NaturkommunikationEin Team unter der Leitung von NOAA-Forschern nutzte eine Kombination aus Beobachtungen und Computermodellen, um die erste umfassende Bewertung von Meeresbodenhitzewellen in produktiven Festlandsockelgewässern in Nordamerika zu erstellen.

„Forscher untersuchen seit mehr als einem Jahrzehnt marine Hitzewellen an der Meeresoberfläche“, sagte der Hauptautor Dillon Amaya, Forschungswissenschaftler am Physical Science Laboratory der NOAA. “Dies ist das erste Mal, dass wir wirklich tiefer tauchen und beurteilen können, wie sich diese extremen Ereignisse entlang des flachen Meeresbodens abspielen.”

Hitzewellen im Meer wirken sich dramatisch auf die Gesundheit der Meeresökosysteme auf der ganzen Welt aus und stören die Produktivität und Verbreitung von Organismen, die so klein wie Plankton und so groß wie Wale sind. Infolgedessen wurden erhebliche Anstrengungen unternommen, um den Zeitpunkt, die Intensität, die Dauer und die physikalischen Faktoren dieser Ereignisse zu untersuchen, zu verfolgen und vorherzusagen.

Der größte Teil dieser Forschung konzentrierte sich auf extreme Meeresoberflächentemperaturen, für die es viele weitere hochwertige Beobachtungen von Satelliten, Schiffen und Bojen gibt. Meeresoberflächentemperaturen können auch Indikatoren für viele ozeanische physikalische und biochemische Eigenschaften empfindlicher mariner Ökosysteme sein, was Analysen einfacher macht.

Etwa 90 % der überschüssigen Wärme aus der globalen Erwärmung wurde vom Ozean absorbiert, der sich im letzten Jahrhundert um etwa 1,5 °C erwärmt hat. Meereshitzewellen sind in den letzten zehn Jahren um etwa 50 % häufiger geworden.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler ihre Bemühungen verstärkt, marine Hitzewellen in der gesamten Wassersäule unter Verwendung der begrenzten verfügbaren Daten zu untersuchen. Frühere Forschungen haben sich jedoch nicht auf die extremen Meeresbodentemperaturen entlang der Festlandsockel konzentriert, die einen kritischen Lebensraum für wichtige kommerzielle Arten wie Hummer, Jakobsmuscheln, Krabben, Flunder, Kabeljau und andere am Boden lebende Fische bieten.

Aufgrund der relativen Knappheit von Datensätzen zur Temperatur des Grundwassers verwendeten die Wissenschaftler ein Datenprodukt namens „Reanalyse“, um die Bewertung durchzuführen, die mit verfügbaren Beobachtungen beginnt und Computermodelle verwendet, die Meeresströmungen und den Einfluss der Atmosphäre simulieren, um „die Lücken zu füllen .” Mit einer ähnlichen Technik konnten NOAA-Wissenschaftler das globale Klima seit dem frühen 19. Jahrhundert rekonstruieren.

Ozean-Reanalysen gibt es zwar schon seit langem, aber sie sind erst seit kurzem kompetent genug und haben eine ausreichend hohe Auflösung, um Ozeaneigenschaften, einschließlich Bodentemperaturen, in Küstennähe zu untersuchen.

Das Forschungsteam von NOAA, CIRES und NCAR fand heraus, dass auf den Kontinentalsockeln Nordamerikas untere Meereshitzewellen dazu neigen, länger anzuhalten als ihre Gegenstücke an der Oberfläche und Erwärmungssignale haben können, die größer sind als die der darüber liegenden Oberflächengewässer. Meeresboden- und Oberflächenhitzewellen können gleichzeitig am selben Ort auftreten, insbesondere in flacheren Regionen, in denen sich Oberflächen- und Tiefenwasser vermischen.

Hitzewellen in der Tiefsee können jedoch auch ohne oder mit nur geringen Anzeichen einer Oberflächenerwärmung auftreten, was wichtige Auswirkungen auf die Bewirtschaftung kommerziell wichtiger Fischereien hat. „Das bedeutet, dass es passieren könnte, ohne dass die Manager es bemerken, bis sich die Auswirkungen zeigen“, sagte Amaya.

Im Jahr 2015 führte eine Kombination aus schädlichen Algenblüten und dem Verlust von Lebensräumen durch Kelpwälder an der US-Westküste – beide verursacht durch The Blob – zu Schließungen von Schalentieren, die die Wirtschaft laut einer Studie aus dem Jahr 2021 mehr als 185 Millionen US-Dollar kosteten. Die kommerzielle Dungeness-Krabbenfischerei in drei Bundesstaaten verzeichnete einen Verlust von 97,5 Millionen US-Dollar, der sowohl die Stammes- als auch die Nicht-Stammesfischerei betraf. Küstengemeinden in Washington und Kalifornien verloren 84 Millionen Dollar an Touristenausgaben aufgrund der Schließung der Fischerei auf Schwertmuscheln und Seeohren.

Im Jahr 2021 zeigte eine von NOAA Fisheries veröffentlichte Bodenfischerhebung, dass der Kabeljau im Golf von Alaska während The Blob stark zurückgegangen war und zwischen 2015 und 2017 einen Rückgang der Abundanz um 71 % verzeichnete , fand ein Papier von Forschern der Oregon State University und der NOAA Fisheries aus dem Jahr 2019.

Abnormal warme Bodenwassertemperaturen wurden auch mit der Ausbreitung invasiver Rotfeuerfische im Südosten der USA, der Korallenbleiche und dem anschließenden Rückgang der Rifffische, Änderungen der Überlebensraten junger Kabeljau und dem Verschwinden der küstennahen Hummerpopulationen im Süden Neuenglands in Verbindung gebracht .

Die Autoren sagen, dass es wichtig sein wird, bestehende Überwachungssysteme für den Festlandsockel aufrechtzuerhalten und neue Echtzeit-Überwachungsmöglichkeiten zu entwickeln, um Meeresressourcenmanager auf die Bedingungen der Bodenerwärmung aufmerksam zu machen.

„Wir wissen, dass die frühzeitige Erkennung mariner Hitzewellen für ein proaktives Management des Küstenozeans notwendig ist“, sagte Co-Autor Michael Jacox, ein Forschungsozeanograph, der seine Zeit zwischen dem Southwest Fisheries Science Center der NOAA und dem Physical Science Laboratory aufteilt. “Es ist jetzt klar, dass wir dem Meeresboden mehr Aufmerksamkeit schenken müssen, wo einige der wertvollsten Arten leben und Hitzewellen erleben können, die ganz anders sind als an der Oberfläche.”