Apa „tînără” îmbătrînește, iar cea „bătrînă” devine mai tînără

Încălzirea Oceanului Pacific provoacă schimbări neobișnuite în circulația apelor: în unele regiuni, masele de apă rămîn mai mult timp izolate de suprafață și „îmbătrînesc”, în timp ce în altele se produce fenomenul opus. Un nou studiu citat de Science Alert arată că aceste modificări ar putea influența nivelurile de oxigen și, implicit, condițiile pentru viața marină în următorul secol.

În acest context, „vîrsta” apei nu se referă la „vechime”, ci la timpul scurs de cînd o masă de apă a fost ultima dată la suprafața oceanului, în contact cu atmosfera. Cu cît apa rămîne mai mult timp în adîncuri, fără să revină la suprafață, cu atît este considerată mai „bătrînă”.

În acest interval, oxigenul dizolvat este consumat treptat de organismele marine, bacterii și reacții chimice. Fără să ajungă din nou la suprafață și să intre în contact cu aerul, apa nu își poate reface rezerva de oxigen.

Apa „tînără”, în schimb, este cea care a părăsit mai recent suprafața și a ajuns în straturile mai adînci ale oceanului.

Este deja cunoscut faptul că apa mai caldă poate reține mai puțin oxigen. Prin urmare, schimbările climatice ar putea accelera „îmbătrînirea” unor regiuni oceanice, cu efecte potențial importante asupra ecosistemelor marine. Pînă acum însă nu era clar cum se va manifesta acest proces în diferite zone ale Pacificului.

Ce au descoperit cercetătorii

Pentru a înțelege mai bine fenomenul, o echipă condusă de cercetători de la Universitatea California din San Diego a folosit un model simplificat al circulației oceanice pentru a simula următorii 100 de ani. Oamenii de știință au analizat modul în care încălzirea ar putea modifica circulația apei și nivelurile de oxigen din diferite regiuni.

Rezultatele, publicate în revista AGU Advances, indică un scenariu aparent contradictoriu: în anumite părți ale Pacificului, apa „tînără” va deveni mai „bătrînă”, în timp ce în altele apa „bătrînă” va deveni mai „tînără”.

Fenomenul ar urma să fie deosebit de pronunțat în termoclina superioară a Pacificului, situată la adîncimi de aproximativ 200 pînă la 1.000 de metri. Aceasta este zona de tranziție dintre stratul cald și bine amestecat de la suprafață și apele mai reci din adîncuri.

„Folosim simulări idealizate pentru a izola și ilustra schimbările circulației provocate de încălzire care determină tiparul «apa tînără îmbătrînește, iar cea bătrînă devine mai tînără» în termoclina Pacificului, în contextul schimbărilor climatice prognozate”, explică autorii studiului.

De ce apa „tînără” îmbătrînește în nordul Pacificului

Apa caldă este mai puțin densă decît cea rece. Pe măsură ce oceanul se încălzește, diferența de temperatură dintre suprafață și adîncuri crește, iar straturile de apă se amestecă mai greu.

Efectele nu sînt însă identice în întregul Pacific, inclusiv din cauza tiparelor diferite ale vînturilor.

În Pacificul de Nord subtropical, termoclina este influențată în principal de apa mai „tînără” și mai puțin sărată provenită din straturile superioare. Odată cu încetinirea amestecării dintre straturi, în această regiune ajunge mai puțină apă recent coborîtă de la suprafață. Ca urmare, apa existentă rămîne izolată pentru mai mult timp și devine mai „bătrînă”.

În Pacificul tropical se produce însă efectul opus. Acolo, termoclina este influențată într-o măsură mai mare de apa „bătrînă” și mai sărată provenită din straturile inferioare. Dacă și acest proces de amestecare încetinește, în regiune pătrunde mai puțină apă veche din adîncuri, astfel încît vîrsta medie a apei scade.

Cercetătorii au stabilit că acest al doilea fenomen ar putea fi legat și de un efect produs la mare distanță de încălzirea Oceanului Austral din jurul Antarcticii.

„Acest contrast între nord și sud în ceea ce privește schimbările nivelului de oxigen și ale vîrstei apei este rezultatul încetinirii mișcărilor verticale, determinată de o combinație între încălzirea bazinului Pacificului și influența termică exercitată de la distanță de Oceanul Austral”, arată autorii.

Ce ar putea însemna schimbările pentru viața marină

Studiile anterioare au anticipat modificări ale concentrației de oxigen din Oceanul Pacific, însă noua cercetare oferă o imagine mai detaliată asupra diferențelor dintre regiuni și asupra modului în care încălzirea poate încetini circulația verticală a apei.

„Clarificarea acestei explicații fizice ne ajută să avem mai multă încredere în proiecțiile climatice și în modul în care le comparăm cu pierderea de oxigen observată”, afirmă cercetătorii.

Studiul nu analizează direct consecințele asupra ecosistemelor, însă autorii spun că Pacificul de Nord ar putea înregistra cele mai importante schimbări în ceea ce privește capacitatea apelor de a susține viața marină.

Pentru regiunile care au deja niveluri reduse de oxigen, prognoza este ceva mai puțin severă: pierderea suplimentară de oxigen în următorul secol nu ar trebui să fie foarte accentuată. Aceste zone pornesc însă deja de la condiții mai puțin favorabile vieții marine.

Cercetătorii spun că vor fi necesare studii bazate pe modele mai detaliate, care să includă și posibilele modificări ale tiparelor vînturilor, pentru a stabili mai precis cum se va transforma Oceanul Pacific în următorul secol.

„Aceste schimbări ale circulației provocate de încălzire joacă un rol esențial în modelarea răspunsului fizic, biogeochimic și al ecosistemelor Oceanului Pacific la schimbările climatice provocate de activitatea umană”, concluzionează autorii.