Table of Contents

Понимая потепление Тихого океана

Тихий океан, самый большой и глубокий из океанических бассейнов Земли, поглощает основную тяжесть изменения климата. За последнее столетие средняя температура поверхности моря в Тихом океане существенно выросла - примерно на 0,5 ° C до 1,0° C в зависимости от региона, при этом некоторые районы нагреваются вдвое больше, чем в среднем по миру. Это продолжающееся повышение температуры не является однородным процессом; оно взаимодействует с естественными климатическими циклами, такими как Эль-Ниньо и Ла-Нинья, которые могут временно усиливать или подавлять потепление. Тем не менее основная тенденция ясна: Тихий океан становится более жарким, и последствия меняют морскую жизнь от микроскопического планктона до крупнейших китов.

Это потепление не просто вопрос нескольких дополнительных градусов. Это нарушает физические и химические процессы, которые управляли Тихим океаном в течение миллионов лет. По мере того, как океан нагревается, он расширяется, способствуя повышению уровня моря. Он также становится более стратификационным, что означает, что более легкая, теплая вода находится на вершине более холодных, богатых питательными веществами вод ниже, уменьшая критическое смешивание, которое питает основу морской пищевой сети. Чтобы понять полный каскад эффектов, мы должны сначала изучить причины этого потепления.

Причины повышения температуры океана

Накопление парниковых газов

Фундаментальной причиной повышения температуры океана является беспрецедентное увеличение атмосферных парниковых газов — в первую очередь углекислого газа (CO2), метана и закиси азота — от деятельности человека, такой как сжигание ископаемого топлива, обезлесение и промышленное сельское хозяйство. Эти газы улавливают инфракрасное излучение, нагревая атмосферу. Около 93% дополнительного тепла от глобального потепления поглощается океанами. Тихий океан, покрывая примерно одну треть поверхности планеты, принимает непропорционально большую долю этого тепла. Данные Национальных центров экологической информации NAA показывают, что содержание тепла в океане в верхних 2000 метров неуклонно росло с 1950-х годов, при этом Тихий океан последовательно лидирует во всех бассейнах в общем увеличении тепла.

Региональные усилители: Эль-Ниньо, Ла-Нинья и Тихоокеанское десятилетнее колебание

Естественная изменчивость модулирует антропогенное потепление. Эль-Ниньо-южное колебание (ENSO) является наиболее влиятельной климатической моделью в Тихом океане. Во время событий Эль-Ниньо торговые ветры ослабевают, позволяя теплой поверхностной воде распространяться на восток через экваториальную часть Тихого океана, что приводит к резкому краткосрочному потеплению. В то время как годы Эль-Ниньо видят всплеск температуры поверхности моря, основная долгосрочная тенденция потепления означает, что каждое последующее Эль-Ниньо происходит на более теплом базовом уровне. Аналогично, тихоокеанское десятилетнее колебание (PDO) действует в течение десятилетий, сдвигая теплые и прохладные фазы. С примерно 2014 года PDO находится в преимущественно теплой фазе, дальнейшее повышение температуры на большей части северной части Тихого океана. Взаимодействие этих природных циклов с устойчивым парниковым воздействием приводит к температурным аномалиям, которые выталкивают морские организмы за пределы их физиологических пределов.

Облачная обложка и обратная связь Albedo

Потепление также запускает петли обратной связи. Более теплые морские поверхности уменьшают образование низкоуровневых облаков стратокумулусов над частями восточной части Тихого океана. Меньшее количество облаков означает, что больше солнечного излучения достигает океана, усиливая потепление. Кроме того, таяние морского льда в Беринговом море и Северном Ледовитом океане подвергает более темной воде, которая поглощает больше тепла, а не отражает его. Эта обратная связь ледяного альбедо еще больше ускоряет повышение температуры в высокоширотных тихоокеанских регионах.

Прямое воздействие на морские экосистемы

Коралловое отбеливание и деградация рифов

Коралловые рифы - тропические леса океана, таящие невероятное биоразнообразие. Тихий океан содержит самые обширные рифовые системы в мире, включая Большой Барьерный риф, Коралловый треугольник (Индонезия, Филиппины, Папуа - Новая Гвинея, Соломоновы Острова, Тимор-Лешти) и многие тихоокеанские островные окаймляющие рифы. Кораллы живут в симбиотических отношениях с микроскопическими водорослями, называемыми зооксантеллами, которые обеспечивают большую часть энергии кораллов через фотосинтез. Когда температура воды превышает порог примерно 30 ° C в течение нескольких недель, кораллы вытесняют свои водоросли, превращаясь в белые - процесс, называемый отбеливанием.

События отбеливания становятся все более частыми и серьезными. Глобальное событие отбеливания 2014–2017 годов было самым длинным, самым распространенным и самым разрушительным в истории, особенно сильно ударив по Большому Барьерному рифу. В 2020 году и снова в 2022 году широко распространенное отбеливание произошло по Большому Барьерному рифу, впервые за последние годы оно отбеливалось. Потеря живого кораллового покрова имеет каскадные последствия: виды рыб, которые зависят от кораллов для укрытия или снижения продуктов питания, структурная сложность рифов разрушается, а защита прибрежных районов от штормов уменьшается. Проекты IPCC Шестой оценочный доклад , что даже при агрессивном сокращении выбросов многие тропические коралловые рифы столкнутся с ежегодным сильным отбеливанием к середине века. Без действий большинство из них может исчезнуть к 2100 году.

Измененные океанские течения и апвеллинг

Океанские течения действуют как планетарный конвейерный пояс, перераспределяя тепло, питательные вещества и морскую жизнь. Потепление изменяет плотность морской воды, которая может замедлять или сдвигать течения. В Тихом океане экваториальный подводный поток, который приносит холодную, богатую питательными веществами воду на поверхность в восточной части Тихого океана, может ослабевать при сценариях потепления. Вдоль калифорнийской и Гумбольдтской систем течения, подъем - вызванный ветром подъем холодной, насыщенной питательными веществами глубокой воды - поддерживает некоторые из самых продуктивных в мире рыболовства. В то время как некоторые модели предполагают, что благоприятные для подъема ветры могут усиливаться в определенных регионах, вода, обитающая в воздухе, становится теплее и менее насыщенной кислородом, уменьшая пользу. Это ограничивает рост фитопланктона, основу пищевой сети, и может вызвать «мертвые зоны» гипоксической (низкокислородной) воды [[FLT: 1]], которые задыхают морскую жизнь.

Подкисление океана: другая проблема CO2

Хотя подкисление океана не вызвано непосредственно потеплением, оно обусловлено тем же основным фактором - увеличением атмосферного CO2. Тихий океан поглощает около 25% излучаемого человеком CO2. Когда CO2 растворяется в морской воде, он образует углекислую кислоту, понижая рН. Этот процесс особенно выражен в холодных, высокоширотных водах Тихого океана, таких как у Аляски и в Южном океане. Подкисление препятствует способности кальцифицирующих организмов - кораллов, моллюсков, птероподов (маленьких морских улиток) и некоторых планктонов - строить свои раковины карбоната кальция или скелеты. Более слабые оболочки снижают выживаемость и рост. Для тихоокеанских устриц и мидий подкисление уже вызвало массовые вымирания в люльках вдоль западного побережья США.

Влияние на морские виды

Рыба и рыболовство: миграция и повышение производительности

Рыбы очень чувствительны к температуре воды. Многие виды сместили свои ареалы в сторону полюса со средней скоростью в десятки километров за десятилетие в ответ на потепление. В северной части Тихого океана такие знаковые коммерческие виды, как тихоокеанский лосось (]Oncorhynchus spp.) испытывают глубокие изменения. Соки, Чинук и розовый лосось полагаются на прохладные, продуктивные условия океана во время их морской фазы. Более теплые температуры поверхности моря в сочетании с уменьшением количества питательных веществ, по-видимому, связаны с меньшими размерами тела и более низкими показателями выживаемости. Например, возвращение взрослого лосося Чинук к реке Юкон резко сократилось, опустошив коренные и коммерческие урожаи.

С другой стороны, некоторые виды с более теплой водой расширяются. Тихоокеанский голубой тунец, традиционно встречающийся у берегов Японии и западной части Тихого океана, все чаще вылавливается у берегов Калифорнии и даже Британской Колумбии в годы морской жары. Тунец Скипджек и желтый тунец перемещаются на восток через Тихий океан, изменяя динамику прибыльного промысла тунца в западной и центральной части Тихого океана. Эти сдвиги могут дестабилизировать международные соглашения о рыболовстве и создать конфликт из-за доступа к ресурсам.

Морские млекопитающие

От морских выдр до горбатых китов морские млекопитающие в Тихом океане ощущают жару. Наиболее ярким примером являются «Необычные события смертности», которые поразили большое количество популяций китов и тюленей во время недавних морских волн тепла. В период с 2014 по 2020 год в заливе Аляска и Беринговом море произошла массивная жара, которая сократила обилие ключевой добычи, такой как капелин и копеподы. Голодающие горбатые киты и морские львы были найдены выброшенными на берег. Эффект удара по морским львам Стеллера — находящемуся под угрозой исчезновения виду — был серьезным. Гавайские тюлени-монахи, уже находящиеся под угрозой исчезновения, сталкиваются с повышенной смертностью от потепления вод, которые стимулируют токсичное цветение водорослей и изменяют распределение добычи. Кроме того, теплые воды заставляют многие виды китов мигрировать дальше или менять свои кормовые площадки, потенциально увеличивая столкновения с судоходным движением и запутыванием в рыболовных снастях.

Plankton: The Base of the Web (недоступная ссылка)

Фитопланктон и зоопланктон составляют основу почти всех морских пищевых сетей. Потепление изменяет сроки (фенология) цветения планктона, создавая несоответствие с жизненными циклами личиночных рыб и других организмов, которые зависят от них. В экосистеме Калифорнийского течения, ключевой точке производительности, потепление сдвигает сообщества зоопланктона от крупных, богатых питательными веществами копеподов к более мелким, менее питательным видам. Это уменьшает энергию, доступную для несовершеннолетних лососей, скальных рыб и морских птиц. Морская жара 2014–2016 годов вызвала коллапс популяций криля в северо-восточной части Тихого океана, что привело к широко распространенному вымиранию морских птиц и отказу от пробегов лосося. Планктон также играет роль в секвестрации углерода - биологический углеродный насос. По мере нагревания и расслоения океана насос может ослабевать, выпуская больше CO2 обратно в атмосферу, а не хранить его.

Инвазивные виды и болезни

Теплые воды способствуют расширению неместных видов, которые процветают в жару. Тропические зеленые водоросли Caulerpa taxifolia распространились по Средиземному морю и могут достичь тихоокеанских вод. В самом Тихом океане термически устойчивая к терновому венцу морская звезда (]Acanthaster planci достигла масштабов чумы на коралловых рифах, потребляя огромные полосы живых кораллов. Более высокие температуры также ускоряют рост патогенов. Бактерии вибриона, которые могут заражать моллюсков и людей, чаще появляются в водах Аляски и Тихоокеанского Северо-Запада, где они были исторически редки. Для морской жизни такие заболевания, как белый синдром в кораллах и герпес в абалоне, становятся более серьезными при более высоких температурах.

Региональные вариации в Тихом океане

Тропический Тихий океан: Коралловый треугольник и острова Тихого океана

Тропический Тихий океан является глобальной горячей точкой морского биоразнообразия. Коралловый треугольник содержит 76% видов кораллов в мире и обширные мангровые леса и русла морских трав. Потепление и подкисление здесь представляют собой экзистенциальную угрозу. Нация Кирибати и ее охраняемые острова Феникс - одна из крупнейших морских охраняемых районов в мире - уже пережила массовые отбеливания. Для стран тихоокеанских островов повышение температуры угрожает рыболовству, которое обеспечивает 50-90% диетического белка. Потеря кораллов также снижает защиту береговой линии, поскольку рифовые структуры быстрее разрушаются в более теплой воде. Эти страны находятся на переднем крае климатических воздействий и настаивают на глобальном сокращении выбросов при разработке местных адаптивных стратегий, таких как восстановление мангровых зарослей и создание искусственных рифов.

Северная часть Тихого океана: Берингово море и Аляска

Берингово море - высокопродуктивный регион, который поддерживает некоторые из крупнейших в мире рыбных промыслов - морскую минтую, Тихоокеанскую треску, снежного краба - и богатую морскую экосистему. За последнее десятилетие рекордные потери морского льда и теплая температура дна нарушили традиционную пищевую сеть. В 2017-2019 годах произошло массовое вымирание обычных рогов (добыча морских птиц) и обвал запасов снежного краба. Промысел снежного краба на Аляске, когда-то стоивший 200 миллионов долларов, был закрыт в 2022 году впервые. Более теплая вода позволяет тихоокеанской треске перемещаться на север в районы, которые ранее были слишком холодными, но также приносит новые заболевания. Потеря морского льда удаляет ключевую платформу для белых медведей, моржей и связанных со льдом тюленей.

Южная часть Тихого океана и Восточная часть Тихого океана

В восточной части Тихого океана зоны подъема у берегов Перу и Калифорнии демонстрируют признаки изменений. Перуанское анчоусное рыболовство, крупнейшее в мире одновидовое рыболовство, очень чувствительно к изменениям температуры, связанным с Эль-Ниньо. Экстремальный Эль-Ниньо, который может стать более частым в мире потепления, может привести к обрушению запасов анчоуса, что обойдется в миллиарды потерянных доходов и угрожает глобальному поставке рыбной муки. В Калифорнии возвращение более теплых условий после десятилетий холодного фазного PDO (Тихоокеанское десятилетнее колебание) сместило такие виды, как кальмар Гумбольдта на север, изменив отношения хищника и добычи. Морские волны тепла в восточной части Тихого океана, по прогнозам, станут в 20–50 раз более частыми к концу века.

Социально-экономические последствия

Рыболовство и средства к существованию

Тихоокеанское рыболовство ежегодно производит более 50 миллионов метрических тонн рыбы, стоимостью в десятки миллиардов долларов, и нанимает миллионы людей. Потепление сдвигает распределение рыбных запасов, часто перемещая их через национальные границы или в открытое море, где управление мутным. Это создает конфликты и подрывает стабильность соглашений об устойчивом рыболовстве. Промысел тунца в Западной и Центральной части Тихого океана, который поставляет консервированный тунец в мир, сталкивается с падением улова за единицу усилий, поскольку промысел рыбы в развивающихся островных странах не может легко следовать за рыбой и терять улов, усугубляя бедность и отсутствие продовольственной безопасности. Спровоцированное климатом сокращение размера рыбы и ее изобилия может сократить доходы от улова на 20-40% в некоторых тропических тихоокеанских общинах к 2050 году.

Туризм и прибрежные сообщества

Здоровые коралловые рифы привлекают дайвинг и подводное плавание на миллиарды ежегодно. Отбеливание и деградация рифов заставляют туристов выбирать другие направления. После крупных событий отбеливания Большой Барьерный риф потерял значительную долю доходов от туризма. Прибрежные сообщества на Гавайях, Бали, Фиджи и Палау полагаются на рифовый туризм в качестве основного источника дохода. Потеря рифов также означает сокращение естественных волновых вод, увеличение воздействия штормовых нагонов и эрозию на низменных островах. Повышение уровня моря, усиленное тепловым расширением более теплого Тихого океана, уже заставляет планировать переселение в таких местах, как Соломоновы острова и Маршалловы острова.

Коренные народы и традиционные знания

Коренные и местные общины по всему Тихому океану эволюционировали вместе с океаном на протяжении тысячелетий. Их традиционные знания о миграциях рыб, погодных условиях и морской жизни становятся менее надежными по мере изменения климата. Потеря морского льда и упадок лосося и тюленей ударяют по культурному и натуральному ядру коренных народов Аляски, канадских первых наций и Тихоокеанских островитян. Потепление вод также изменяет распределение собранных видов, таких как моллюски, ежики и водоросли. Многие общины в настоящее время занимаются документированием изменений и применением адаптивных стратегий совместного управления для поддержания продовольственного суверенитета в потеплении океана.

Стратегии смягчения и адаптации

Сокращение выбросов: единственное долгосрочное решение

Хотя адаптация необходима, первопричина ясна: рост концентрации парниковых газов. В Синтезном докладе МГЭИК говорится, что ограничение глобального потепления до 1,5 ° C требует резкого, немедленного сокращения выбросов CO2 — почти вдвое к 2030 году и достижения чистого нуля к 2050 году. Поскольку Тихий океан поглощает так много тепла, даже небольшое сокращение выбросов может замедлить темпы потепления и выиграть время для экосистем и сообществ. Технологии удаления углерода и голубые углеродные экосистемы (мангровые заросли, морские травы) могут помочь, но не являются заменой сокращения выбросов.

Морские охраняемые районы и управление климатом

Хорошо спроектированные крупные морские охраняемые районы (МОР) могут повысить устойчивость за счет снижения других стрессоров, таких как чрезмерный вылов рыбы и загрязнение. Например, морской национальный памятник Папаханаумокуакеа на северо-западе Гавайских островов защищает обширный участок относительно здоровых экосистем с преобладанием кораллов. Однако МОР не могут предотвратить потепление воды. Менеджеры все чаще принимают стратегии, готовые к климату: создание сетей МОР, которые включают рефугию (области, которые, как ожидается, будут меньше меняться), снижение местных стрессоров и улучшение связи, чтобы позволить видам перемещаться по мере необходимости. Несколько тихоокеанских стран также экспериментируют с динамическим управлением - например, закрытие рыболовных зон в режиме реального времени на основе прогнозов температуры для защиты уязвимых видов.

Восстановление и вспомогательная эволюция

Активные усилия по восстановлению, такие как пересадка жаростойких коралловых штаммов и восстановление лесов водорослей, набирают обороты. Ученые изучают «помощь эволюции» кораллов — селективно размножающиеся особи, которые более устойчивы к теплу и подкислению. На северо-западе Тихого океана устричные инкубаторы теперь контролируют рН в режиме реального времени и добавляют буфер к морской воде для защиты личинок от подкисления. Эти стратегии могут поддерживать местное население, но не могут масштабироваться, чтобы спасти целые экосистемы, не решая первопричину. Для рыболовства переход к управлению на основе экосистем — что объясняет изменение распределения и изменения производительности — имеет решающее значение.

Международное сотрудничество

Международные органы, такие как Западная и Центральная Тихоокеанская Комиссия по рыболовству (WCPFC) и Межправительственная Океанографическая Комиссия (МОК), работают над включением климатических прогнозов в управление. Парижское соглашение в рамках Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата остается ключевым глобальным инструментом, но обязательства по выбросам остаются недостаточными. Форум тихоокеанских островов был ведущим голосом в требовании более решительных действий в области климата. Научная дипломатия, особенно через такие платформы, как Межправительственная океанографическая комиссия ЮНЕСКО , имеет важное значение для обмена данными, наращивания потенциала и координации управления в Тихом океане.

Оригинальное название: The Pacific at a Crossroads

Повышение температуры океана в Тихом океане не является отдаленной угрозой - они уже меняют морскую среду, разрушают коралловые рифы, вытесняют популяции рыб, наносят ущерб морским млекопитающим и угрожают средствам к существованию сотен миллионов людей. Наука однозначна: чем быстрее и глубже сокращения выбросов парниковых газов, тем больше мы можем сохранить биоразнообразие и производительность этого огромного океана. Тем не менее, даже при агрессивном смягчении последствий, некоторые усилия по адаптации должны ускориться - благодаря устойчивому управлению, инновационному восстановлению и международному сотрудничеству, обусловленному срочными голосами общин тихоокеанских островов и всех, кто зависит от здорового океана. Выбор не между смягчением последствий и адаптацией; оба имеют важное значение. То, что мы делаем в следующем десятилетии, определит, останется ли Тихий океан ярким, жизнеобеспечивающим морем или станет кипящей, обедневшей тенью своего прежнего я.