Международная группа ученых пришла к этому удивительному выводу после завершения детальной оценки изменений с 1850 года в зоне минимума кислорода (ОМЗ) в восточной тропической части северной части Тихого океана. Слой океана, начинающийся обычно на несколько сотен — тысячу метров ниже поверхности, ОМЗ по определению является зоной с наименьшим насыщением кислородом в водной толще.
ОМЗ являются следствием микробного дыхания и могут быть неблагоприятной средой для морской флоры и фауны.Используя образцы керна морского дна в трех местах, ученые измерили изотопное отношение азота-15 к азоту-14 в органическом веществе в нем; это соотношение можно использовать для оценки степени аноксии в этих ОМЗ.
Глубина керна коррелирует с возрастом, давая команде представление о том, как содержание кислорода менялось в течение периода времени.С 1990 по 2010 год данные изотопного состава азота показывают, что содержание кислорода в этом районе неуклонно снижалось, как и ожидалось.
Но до этого, особенно с 1950 по 1990 год, содержание кислорода в океане постоянно увеличивалось, что, по словам соавтора Роберта Танелла, морского ученого из Университета Южной Каролины, противоречит общепринятому мнению.«Преобладает мнение, что по мере того, как океаны нагреваются из-за увеличения количества парниковых газов в атмосфере, содержание кислорода в океанах должно снижаться», — говорит Тунелл. "Это связано с двумя очень простыми процессами.
"Во-первых, по мере того, как вода становится теплее, растворимость кислорода в ней уменьшается, поэтому она может удерживать меньше кислорода. И, во-вторых, по мере того, как поверхность океана нагревается, его плотность уменьшается, и океаны становятся более стратифицированными. Когда это происходит, поверхность воды, в которых есть кислород, не смешиваются с более глубокими водами океана ".Но это только покрывает запас кислорода в океане, говорит Тунелл.
Не менее важна потребность в кислороде, особенно для разложения тонущего органического вещества.Фитопланктон растет в поверхностных водах, и они являются основными продуцентами этого органического вещества.
После того, как они умирают, их детрит медленно опускается с поверхности на морское дно, и в водной толще образуется слой OMZ, где микробы потребляют большую часть детрита, что приводит к истощению кислорода в результате дыхания бактерий.По словам Тунелла, степень кислородного голодания в ОМЗ в значительной степени отражает то, сколько фитопланктона производится на поверхности.
Обильная продукция фитопланктона на поверхности означает меньшее количество кислорода под ней.И именно поэтому, как думает команда, концентрация кислорода в Тихом океане так явно увеличилась с 1950 по 1990 год. Производство фитопланктона усиливается сильными ветрами (потому что они вызывают подъем питательных веществ из более глубоких вод) и уменьшается из-за более слабых ветров, а также ученые нашли доказательства того, что тогда пассаты были слабее.
Глядя на два разных показателя интенсивности ветра (разница между востоком и западом в давлении на уровне моря и глубина термоклина) за соответствующие периоды времени, они приходят к выводу, что пассаты уменьшались в течение 1950-1990 годов, но затем усилились. с 1990 по 2010 гг.Они не уверены, почему сила ветра увеличилась примерно в 1990 году, но думают, что это может быть связано с Тихоокеанским десятилетним колебанием. «Многие люди знакомы с ЭНСО или Эль-Ниньо, которое представляет собой своего рода межгодовую изменчивость климата», — говорит Тунелл. «Тихоокеанская декадная осцилляция аналогична супер-ЭНСО, но колеблется в десятилетних временных масштабах».Однако в ближайшие десятилетия ожидается, что скорость пассата уменьшится из-за глобального потепления, говорит Тунелл, и результатом будет меньше продукции фитопланктона на поверхности и меньшее использование кислорода на глубине, что приведет к сопутствующему увеличению содержания кислорода в океане. .«Это имеет важные последствия для рыболовства», — говорит он. «Одна из проблем за последние 20–30 лет заключается в том, что уровень кислорода снижается, а зоны минимального содержания кислорода расширяются, что может негативно сказаться на рыболовстве.
«Но если последние 20–30 лет не являются нормой из-за этих необычно сильных пассатов, то такое влияние на рыболовство не обязательно будет. Если тенденция изменится на противоположную, и мы вернемся к более слабым пассатам — поскольку люди предсказывают, что это произойдет из-за потепления океанов — тогда уменьшение кислорода в океанах, которое мы наблюдаем, может быть обращено вспять ».
Это вопрос как спроса, так и предложения.