Nowe badanie pokazuje, że do końca stulecia jeziora na całym świecie staną w obliczu bezprecedensowego ocieplenia w wyniku zmiany klimatu spowodowanej przez człowieka. Jeziora tropikalne jako pierwsze doświadczą tych nieanalogowych warunków, które będą miały wpływ zarówno na warstwy powierzchniowe, jak i podziemne, stwarzając poważne zagrożenie dla różnorodności biologicznej i ekosystemów.
Jeziora, znane z bogatej różnorodności biologicznej i kluczowych funkcji ekologicznych, borykają się z niepokojącym trendem: szybko rosnącymi temperaturami. Niedawne badanie w Nauka o przyrodzieprowadzone przez globalny zespół limnologów i twórców modeli klimatu, ostrzega, że jeśli ocieplenie wywołane działalnością człowieka będzie się utrzymywać w obecnym tempie, do końca tego stulecia jeziora na całym świecie mogą doświadczyć powszechnego i bezprecedensowego ocieplenia zarówno na poziomie powierzchni, jak i pod powierzchnią, znacznie przekraczającego cokolwiek wcześniej zaobserwowanego.
W badaniu wykorzystano dane dotyczące temperatury jezior symulowane za pomocą najnowocześniejszego komputerowego modelu klimatu (Community Earth System Model, wersja 2) obejmującego okres 1850-2100 n.e. Jest to pierwszy tego typu model, który oddaje dynamikę i termodynamikę systemów jeziornych w sposób zintegrowany z atmosferą.
Zamiast tylko raz przenosić model komputerowy w przyszłość, naukowcy wykorzystali zestaw 100 symulacji przeszłości do przyszłości, które przeprowadzono na jednym z najszybszych komputerów w Korei Południowej („Aleph” w Instytucie Nauk Podstawowych).
Każda symulacja pozwala na nieco inną realizację naturalnej zmienności klimatu, a jednocześnie odpowiada na antropogeniczne skutki ocieplenia wynikające ze wzrostu stężenia gazów cieplarnianych. Dzięki podejściu polegającemu na modelowaniu zespołowym naukowcom udało się rozdzielić zakres naturalnie występujących zmian temperatury jezior od tych spowodowanych ingerencją człowieka. Umożliwiło to zespołowi po raz pierwszy oszacowanie czasu, kiedy temperatura jeziora trwale przekroczy naturalne granice – jest to sytuacja określana jako warunki nieanalogowe.
Globalny harmonogram warunków nieanalogowych
Dr Lei Huang, główny autor badania (obecnie na Capital Normal University w Pekinie, Chiny) i były pracownik naukowy ze stopniem doktora w IBS Center for Climate Physics w Busan w Korei Południowej, podkreśla, że średnio w jeziorach na całym świecie będzie panował klimat nieanalogowy. koniec tego stulecia. Jednak czas pojawienia się jest różny na całym świecie. Jeziora tropikalne, charakteryzujące się bogatą różnorodnością biologiczną, jako pierwsze doświadczą bezprecedensowych warunków, gdy globalne ocieplenie osiągnie ~2,4°C (powyżej warunków przedindustrialnych).
Podczas gdy ocieplenie powierzchni wpływa gatunek w płytkich warstwach jezior niektóre organizmy mogą migrować pionowo w poszukiwaniu bardziej odpowiednich siedlisk termicznych. Dlatego istotne jest również rozważenie, w jaki sposób ocieplenie przenika do warstw podpowierzchniowych. „Nasze badanie ujawnia synchroniczne pojawienie się warunków nieanalogowych w warstwach podpowierzchniowych jezior tropikalnych, spowodowane szybką transmisją sygnałów ocieplenia w dół podczas częstych mieszania się jezior. Z kolei jeziora położone na dużych szerokościach geograficznych częściowo chronią warstwy podpowierzchniowe przed ociepleniem powierzchni poprzez stratyfikację, opóźnianie lub czasami nawet uniemożliwianie powstania nieanalogowego klimatu na głębokościach” – mówi dr Iestyn Woolway, niezależny pracownik naukowy NERC na Uniwersytecie w Bangor w Wielkiej Brytanii, współautor książki badanie.
Konsekwencje braku analogowego klimatu jezior są głębokie. „Mogą one prowadzić do poważnych przyszłych zakłóceń w ekosystemach” – komentuje prof. Axel Timmermann, współautor badania i dyrektor Centrum Fizyki Klimatu IBS. W porównaniu z fauną i florą lądową i morską, zdolność organizmów jeziornych do migracji do siedlisk bardziej optymalnych pod względem klimatycznym jest często ograniczona. Zrozumienie czasu pojawienia się gatunków nieanalogowych jest zatem niezbędne dla adaptacji, planowania i łagodzenia zmiany klimatu w ekosystemach jezior.
Odniesienie: „Pojawienie się warunków w jeziorach przekraczających naturalną zmienność temperatury” Lei Huanga, R. Iestyna Woolwaya, Axela Timmermanna, Sun-Seon Lee, Keitha B. Rodgersa i Ryohei Yamaguchi, 12 lipca 2024 r., Nauka o przyrodzie.
DOI: 10.1038/s41561-024-01491-5
Badanie zostało sfinansowane przez Instytut Nauk Podstawowych.
