Oceaniczny efekt motyla: nawet kilkucentymetrowe wiry zmieniają klimat w ciągu dekady

Czy maleńkie wiry głębinowe, które trudno dostrzec, mogą decydować o przyszłości klimatu? Opublikowane wczoraj w Nature Communications badanie dowodzi, że tak - i to w skali jednego pokolenia, a nie tysiącleci.

Mikrofizyka oceanu, która wyprzedza modele

→ Czytaj też: Fala Kelvina zalewa Kalifornię. „To dopiero przedsmak tego, co zrobi zmiana klimatu”

Międzynarodowy zespół naukowców koordynowany przez University of Cambridge przeanalizował rolę turbulencji głębinowych - procesów mieszania wody, które przenoszą ciepło, składniki odżywcze i węgiel między powierzchnią oceanu a jego głębokimi warstwami. Do tej pory zakładano, że skutki tych zjawisk ujawniają się dopiero po setkach lub tysiącach lat.

Nowe badanie pokazuje jednak coś zupełnie innego. Główna autorka, dr Laura Cimoli, mówi wprost: „Istnieje mikrofizyka oceanu, podobna do fizyki chmur, którą niezwykle trudno i kosztownie się obserwuje, ale która wpływa na nasze życie w skalach czasowych istotnych dla człowieka”. Chodzi o zmiany cyrkulacji oceanicznej, dynamikę ekosystemów, bezpieczeństwo żywnościowe, rybołówstwo, powodzie przybrzeżne i fale upałów.

Dlaczego modele klimatyczne się mylą?

→ Czytaj też: Dziura wielkości Portugalii w lodach Antarktydy zimą. Teraz wiemy, dlaczego powstała

Naukowcy porównali rzeczywiste pomiary fizyczne i chemiczne z wynikami komputerowych modeli klimatycznych. Wykorzystali do tego dane o stężeniach freonów (CFC) oraz eksperymenty z barwnikiem wprowadzanym w głębokie warstwy oceanu. Wyniki okazały się zaskakujące.

• Dane o CFC pokazały, że głębokie masy wody mogą w ciągu kilku dekad przemieszczać się na bardzo duże odległości - szybciej, niż przewidują obecne modele.
• Eksperymenty z barwnikiem wskazały, że pionowe mieszanie się wód również zachodzi znacznie szybciej, niż wynika z symulacji.
• Niektóre z tych wirów mają zaledwie kilka centymetrów średnicy, a mimo to wpływają na transport składników odżywczych ku powierzchni, gdzie podtrzymują życie morskie.

Gdy ten transport słabnie, zaburzeniu ulegają morskie łańcuchy pokarmowe, co odbija się na zasobach ryb. Podobny efekt głębinowe turbulencje wywierają na to, gdzie trafia ciepło zgromadzone w oceanie - ma to bezpośrednie przełożenie na topnienie lodu w Arktyce i Antarktyce, wzrost poziomu mórz, intensywność sztormów i ryzyko powodzi.

Konsekwencje dla nas wszystkich

Badanie to nie jest czysto akademicką ciekawostką. Obecne narzędzia do przewidywania zmian klimatu - wykorzystywane przy prognozowaniu skutków ocieplenia i planowaniu działań adaptacyjnych - nie zawsze dobrze oddają wpływ turbulencji głębinowych. To problem, bo decydenci opierają się właśnie na tych modelach.

Współautor publikacji, prof. Colm-cille Caulfield, wskazuje na poważne zagrożenie: „Jeśli chcemy, aby modele były bardziej użyteczne dla decydentów, musimy lepiej zrozumieć fundamentalne procesy fizyczne, opracować lepsze sposoby ich opisywania, a także sprawdzać je za pomocą znacznie większej liczby danych obserwacyjnych. Wszystkie aspekty tego procesu są obecnie zagrożone z powodu cięć budżetów na badania naukowe”.

Ograniczanie przez amerykańskie instytucje programów stałego monitorowania oceanów może utrudnić zrozumienie procesów wpływających na klimat, ekosystemy morskie i bezpieczeństwo ludzi na lądzie. Innymi słowy - im mniej wiemy o tych kilkucentymetrowych wirach, tym gorzej przewidzimy, co stanie się z naszym klimatem za dwadzieścia, trzydzieści lat.

Naukowcy apelują o pilne zwiększenie finansowania badań oceanograficznych i rozwój sieci pomiarowych. Bez tego, jak ostrzegają, ryzykujemy, że będziemy reagować na zmiany klimatu zbyt późno - bo nie zrozumiemy, jak szybko naprawdę działa oceaniczny efekt motyla.