Koraller dør, når den globale opvarmning kolliderer med lokalt vejr i Det Sydkinesiske Hav

I det sydkinesiske hav, en stigning på 2°C i havoverfladetemperaturen i juni 2015 blev forstærket til at frembringe en stigning på 6°C på Dongsha Atoll, et lavvandet koralrevs økosystem, dræber omkring 40 procent af det fastboende koralsamfund inden for få uger, ifølge en undersøgelse offentliggjort i Videnskabelige rapporter denne uge.

Vind og bølger vælter havet, skylning af lavvandede koralrev med havvand fra det åbne hav for at hjælpe dem med at holde sig kølige. Men ifølge ny forskning fra Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), når vejret bliver stille og disse naturlige kølemekanismer aftager, blot et par graders havopvarmning kan vise sig at være dødelig for de koraller, der lever der.

Forskere ved WHOI studerede dette fænomen i juni 2015, mens de forskede i Dongsha-atollen, et næsten perfekt cirkulært koralrev i det afsidesliggende Sydkinesiske Hav. Fundene, offentliggjort den 24. marts, 2017 udgave af tidsskriftet Videnskabelige rapporter , fremhæve de ødelæggelser, der forårsages, når global havopvarmning interagerer med kortvarige vejranomalier, og tilføjer et presserende spørgsmål om, hvordan revene vil klare sig gennem slutningen af ​​dette århundrede.

"Dongsha Atoll er typisk ramt af tropiske storme og stærk vind i juni, som holder korallerne så kølige som det åbne hav, " sagde Tom DeCarlo, hovedforfatter af undersøgelsen og en daværende kandidatstuderende i MIT-WHOI Joint Program in Oceanography. "Men i 2015, vejret i juni var usædvanligt roligt - på et tidspunkt, der var stort set ingen vind og ingen bølger. Dette havde en forstærkende effekt på vandtemperaturerne, som allerede mærkede varmen fra global opvarmning og El Niño. Hele revet blev til en kæmpe swimmingpool, der bare sad der og bagte i solen."

Ifølge DeCarlo, som nu er videnskabsmand ved University of Western Australia, det tog kun et par dage med vindstille og bølger, før revet mistede sin tilførsel af køligere vand fra det åbne hav. "Vi så vandtemperaturer stige til 36 °C (97 °F) - hele 6 °C over normale sommertemperaturer. Dette fik 100 % af korallerne til at blege, og 40% af dem døde, " han sagde.

Borte og tilbage igen

DeCarlo, WHOI-forsker Anne Cohen, og dykkermester Pat Lohmann, oplevede starten på massedøden på den sidste dag af deres månedlange feltbesøg i Dongsha. De havde netop afsluttet en økologisk undersøgelse af koraldækket på revet, og inden vi går hjem, hoppede i vandet for at hente instrumenter, de bruger til at overvåge vandtemperaturen, pH og strømme. "Det var da vi så, at alle korallerne var blevet hvide, " sagde DeCarlo. "Vi var nødt til at nå vores fly næste dag, men situationen så alvorlig ud, så Anne sendte os tilbage til stedet inden for et par uger.

Ifølge Cohen, den ledende hovedefterforsker på projektet, timingen var bemærkelsesværdig, da de stadig var på stedet, da blegningen startede. "Det er ret ualmindeligt at være derude på et så afsidesliggende sted, da en massiv blegningsbegivenhed faktisk finder sted, " sagde Cohen. "Fra Toms undersøgelser, vi vidste, hvordan det sunde rev så ud lige før blegningen, så vi kunne lave en direkte sammenligning med post-blegningsdataene for at vurdere virkningerne af opvarmningen."

Efter deres tilbagevenden, forskerne sejlede tilbage ud til revet og så en grøn farve, der flimrede gennem vandet - et muligt tegn på, at korallerne klarede sig igennem blegningshændelsen og var ved at vende tilbage til en normal tilstand. Men da de dykkede ind, de indså, at det, de havde set, faktisk var grønne græsalger, der dækkede døde koraller. "Dette var det hurtigst forkalkende rev, vi nogensinde har studeret, " sagde DeCarlo. "Så vi troede, det ville have vist modstandsdygtighed. Men alt var styrtet sammen i løbet af et par uger."

Nedlukning af kølesystem

Holdet havde mistanke om, at den forstærkede opvarmning skyldtes vejret, men de kunne ikke automatisk udelukke muligheden for, at færre skyer og mere sollys i 2015 i forhold til tidligere år havde forårsaget begivenheden. For at teste denne hypotese, DeCarlo og medforfatter Kristen Davis, ved hjælp af data registreret af instrumenter udsat på revet, gennemført en række "varmebudget"-beregninger for at skærpe ind på de specifikke faktorer, der drev den ekstreme opvarmning.

"Vi så, at luft-til-hav-varmemekanismer som sollys og lufttemperatur var forblevet næsten konstant gennem hele juni, men de vind- og bølgedrevne strømme, der skubbede ind i køligere havvand, blev i det væsentlige slukket i et par dage. Dette var den store ændring, der fik vandtemperaturerne til at stige på revet, så vores hypotese var korrekt - det usædvanligt rolige vejrmønster var den primære synder, " sagde DeCarlo.

Scanningshistorik

Vandtemperaturerne stabiliserede sig i begyndelsen af ​​juli, da vinden og bølgerne endelig tog fart. Men den omfattende skade var allerede sket. I betragtning af begivenhedens omfang, forskerne ønskede at vide, om dette rev havde oplevet lignende temperaturekstremer tidligere, og i så fald om korallerne kom sig. Ifølge Cohen, imidlertid, Der eksisterede få historiske blegningsdata for regionen.

"Dette er et super-fjerntliggende sted, der tager to timer at komme til med fly fra fastlandet Taiwan, " sagde hun. Der var upublicerede beretninger om blegning i 1997, men sværhedsgraden og omfanget af denne begivenhed blev ikke kvantificeret.

Uden præcise historiske optegnelser, holdet borede kerneprøver fra koraller, der levede på revet, og brugte computertomografi (CT)-scanninger til at lede efter signaler om termisk stress i fortiden. Scanningerne, som ligner et røntgenmoppehåndtag, afsløre årringe eller "bånd" af varierende tæthed i korallens skelet.

"Disse bands er som en historiebog for koralrev, giver dig mulighed for at tælle tilbage i tiden til bestemte år og begivenheder, sagde Cohen, som tilskriver sit laboratoriums unikke "paleo-perspektiv" til hendes baggrund inden for palæo-oceanografi. "Jo lysere, højdensitetsbånd, som vi kalder stressbands, 'er underskrifter på lange og intense blegningsbegivenheder. Baseret på kerner vi scannede, det ser ud til, at der kun havde været tre tidligere blegningsbegivenheder mellem 1983 og 2015, som hver især skete i El Niño-år. Men vi opdagede meget få stressbånd i kernerne, så mens der havde været blegning, disse begivenheder var ikke nær så alvorlige som i 2015."

Fortolkning af CT-scanningsdata, DeCarlo siger, at mange koraller, der tidligere var bleget, ser ud til at være kommet sig. "Skeletoptegnelserne viser, at mindre end 50 procent af kolonierne var bleget under disse historiske begivenheder, hvilket er en skarp kontrast til den 100 procent blegning, vi så i 2015. Det tyder på, at området ikke havde oplevet så ekstrem termisk stress i de sidste fyrre år i hvert fald - måske endda i de sidste 100 år."

21. århundredes rev

Undersøgelsen fremhæver konsekvenserne for lavvandede koralrev, når global opvarmning krydser kortvarige vejranomalier. Men forskerne siger, at deres observationer også tyder på muligheden for, at klimamodelfremskrivninger kan undervurdere, hvad nogle koralrev vil opleve, når havet fortsætter med at varme i løbet af dette århundrede.

"De nuværende globale klimamodeller og prognose for rev er baseret på et 2 °C opvarmningsscenarie for det åbne hav, " sagde DeCarlo. "Men disse fremskrivninger tager normalt ikke højde for den slags regionale og lokale vejranomalier, vi så i Dongsha. Når du har vejrforstærkningsbegivenheder lagt oven på kuldioxid-drevet havopvarmning, det er når det kan blive rigtig dårligt for koraller. Modeller baseret på opvarmning af åbent hav tegner allerede et frygteligt billede for koralrev, men den skræmmende virkelighed er, at de kan være for optimistiske til mange lavvandede rev."

"Projektioner baseret på temperaturer i åbent hav er muligvis ikke 100 % relevante for disse lavtvandsmiljøer, hvor mange koralsamfund bor, " Cohen tilføjede. "Det er muligt, at koralrev er i meget mere umiddelbar fare, end vi har forventet. Når globale og regionale anomalier stemmer overens, en tilsyneladende mild to-graders opvarmning kunne være mere som seks grader."