В годы Эль-Ниньо огромные массы теплой воды, эквивалентные примерно половине объема Средиземного моря, плывут на восток через Тихий океан в сторону Южной Америки. Хотя эта теплая вода меняет штормовые системы в атмосфере, она также оказывает влияние под поверхностью океана.
Эти воздействия, которые исследователи могут визуализировать с помощью спутниковых данных, могут повлиять на пищевую цепочку, ведущую к рыболовству и источникам средств к существованию рыбаков.Масса теплой воды Эль-Ниньо перекрывает обычные потоки холодной глубокой воды, которые обычно поднимаются на поверхность вдоль экватора и у берегов Чили и Перу, сказала Стефани Уз, ученый-океанолог из Центра космических полетов Годдарда в Гринбелте, Мэриленд. В процессе, называемом апвеллингом, эти холодные воды обычно приносят питательные вещества, которые питают крошечные организмы, составляющие основу пищевой цепи.«Эль-Ниньо в основном останавливает нормальный апвеллинг», — сказал Уз. «С морской пищевой сетью часто случается голод».
Эти крошечные растения, называемые фитопланктоном, являются кормом для рыб — без них популяция рыб сократится, а рыбная промышленность, от которой зависят многие прибрежные регионы, может рухнуть.Используя спутниковые данные НАСА и программное обеспечение для определения цвета океана под названием SeaDAS, разработанное Группой обработки биологии океана в Годдарде, компания Uz составила карту мест появления этого важного фитопланктона.
Орбитальные инструменты, такие как спектрометр среднего разрешения на спутнике Aqua и комплект радиометров для визуализации в видимом инфракрасном диапазоне на спутнике АЭС Суоми, собирают данные о цвете океана. По оттенкам синего и зеленого ученые могут рассчитать количество зеленого хлорофилла — и, следовательно, количество присутствующего фитопланктона.
Цветные карты океана, основанные на спутниковых данных за месяц, могут показать, что Эль-Ниньо влияет на фитопланктон. В декабре 2015 года, на пике текущего явления Эль-Ниньо, в Тихом океане у побережья Перу и Чили было больше синего и меньше зеленого хлорофилла по сравнению с предыдущим годом.
Уз и ее коллеги также наблюдают, как Эль-Ниньо ослабевает этой весной, чтобы увидеть, когда и где снова появится фитопланктон, поскольку восходящая холодная вода приносит в регион питательные вещества.«Они могут довольно быстро вернуться в норму, если у них есть источник питательных веществ», — сказал Уз.Исследователи также могут изучить различия в цвете океана между двумя разными явлениями Эль-Ниньо.
Во время большого явления Эль-Ниньо 1997–1998 годов зеленый хлорофилл практически исчез с побережья Чили. Событие этого года, вызвавшее снижение содержания хлорофилла в основном вдоль экватора, было гораздо менее серьезным для популяции прибрежного фитопланктона.
Причина — более теплые, чем обычно, воды, связанные с двумя явлениями Эль-Ниньо, были сосредоточены в разных географических точках. В 1997–1998 годах самые большие отклонения температуры океана были в восточной части Тихого океана; в этом году основное внимание уделялось центральному океану. Эта разница влияет на то, где фитопланктон может питаться питательными веществами, а где рыба — фитопланктоном.
«Эль-Ниньо в восточной части Тихого океана, такое как 1997–1998 гг., Оказывает гораздо большее влияние на рыбный промысел в Южной Америке», — сказал Уз. Но события Эль-Ниньо в центральной части Тихого океана, как и в этом году, по-прежнему оказывают влияние на экосистемы океана, только с изменением местоположения. Исследователи отмечают сокращение количества продуктов питания, доступных в пищевой цепи, например, на Галапагосских островах. И у берегов Южной Америки произошло сокращение фитопланктона, но не так резко, как раньше.
У ученых есть больше инструментов для изучения этого Эль-Ниньо, и они могут изучить больше элементов этого события, сказал Уз. Они используют эти инструменты, чтобы задавать вопросы не только об экологии океана, но и об углеродном цикле.
«Мы знаем, насколько важен фитопланктон для морской пищевой сети, и мы пытаемся понять их роль в качестве углеродного насоса», — сказал Уз. Угольный насос относится к одному из способов, которыми система Земли удаляет углекислый газ из атмосферы. Когда фитопланктон умирает, его углеродные тела опускаются на дно океана, где они могут оставаться в течение миллионов лет. По ее словам, Эль-Ниньо — это естественное нарушение типичных океанских течений, поэтому важно понимать это явление, чтобы лучше объяснить, что происходит естественным образом и что происходит из-за нарушений в системе, вызванных человеком.
Другие ученые из Годдарда изучают способы прогнозирования приливов и отливов питательных веществ с помощью суперкомпьютеров центра, включая такие данные, как ветер, температура поверхности моря, давление воздуха и многое другое.«Это похоже на прогнозы погоды, но для бионутриентов и фитопланктона в океане», — сказала Сесиль Руссо, специалист по моделированию океана из Управления глобального моделирования и ассимиляции Годдарда. По ее словам, прогнозы могут помочь руководителям рыболовства оценить, насколько хорошим может быть улов в конкретный год, поскольку популяции рыб зависят от популяций фитопланктона.
Эль-Ниньо 1997–1998 годов привело к серьезному краху промысла анчоуса у берегов Чили, что вызвало экономические трудности для рыбаков на побережье.Пока, сказал Руссо, модели прогнозов фитопланктона не показали никаких обрушений на Эль-Ниньо 2015-2016 гг., Возможно, потому, что на этот раз теплая вода не достигает столь далекого востока в Тихом океане.
По ее словам, прогноз численности популяций фитопланктона является относительно новым мероприятием, поэтому пока рано делать определенные прогнозы. Но данные, полученные на данный момент от группы моделирования и других, показывают, что этой весной условия возвращаются к более нормальному состоянию.По ее словам, следующим шагом для модели является попытка определить, какие отдельные виды фитопланктона будут цвести и где будут цвести, на основе количества питательных веществ, температуры и других факторов — с помощью спутников и других инструментов, чтобы определить, какое микроскопическое растение где находится.
«Мы полагаемся на спутниковые данные, но они сделают еще один шаг вперед и предоставят нам еще больше информации», — сказал Руссо.