In de Zuid-Chinese Zee, een stijging van 2°C in de temperatuur van het zeeoppervlak in juni 2015 werd versterkt om een ​​stijging van 6°C op het Dongsha-atol te veroorzaken, een ondiep koraalrifecosysteem, het doden van ongeveer 40 procent van de koraalgemeenschap binnen enkele weken, volgens een studie gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten deze week.

Wind en golven karnen de zee, ondiepwaterkoraalriffen spoelen met zeewater uit de open oceaan om hen te helpen koel te blijven. Maar volgens nieuw onderzoek van de Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), wanneer het weer stil wordt en deze natuurlijke afkoelingsmechanismen verdwijnen, slechts een paar graden opwarming van de oceaan kan dodelijk zijn voor de koralen die daar leven.

Wetenschappers van de WHOI bestudeerden dit fenomeen in juni 2015 terwijl ze onderzoek deden naar het Dongsha-atol, een bijna perfect cirkelvormig koraalrif in de afgelegen Zuid-Chinese Zee. De bevindingen, gepubliceerd op 24 maart 2017 nummer van het tijdschrift Wetenschappelijke rapporten , de verwoesting benadrukken die wordt veroorzaakt wanneer de opwarming van de oceaan op wereldschaal samengaat met kortstondige weersafwijkingen, en voegt urgentie toe aan de vraag hoe riffen het het einde van deze eeuw zullen doen.

"Dongsha-atol wordt meestal getroffen door tropische stormen en harde wind in juni, die de koralen zo koel houden als de open oceaan, " zei Tom De Carlo, hoofdauteur van de studie en een toen afgestudeerde student in het MIT-WHOI Joint Program in Oceanography. "Maar anno 2015 het weer in juni was uitzonderlijk rustig - op een gegeven moment, er was eigenlijk geen wind en geen golven. Dit had een versterkend effect op de watertemperatuur, die al de hitte van de opwarming van de aarde en El Niño voelden. Het hele rif werd een gigantisch zwembad dat daar gewoon in de zon lag te bakken."

Volgens De Carlo, die nu wetenschapper is aan de University of Western Australia, het duurde maar een paar dagen met kalme wind en golven voordat het rif zijn aanvoer van koeler water uit de open oceaan verloor. "We zagen de watertemperatuur stijgen tot 36 ° C (97 ° F) - een volledige 6 ° C boven de normale zomertemperaturen. Dit zorgde ervoor dat 100% van de koralen bleek, en 40% van hen stierf, " hij zei.

Weg en weer terug

de Carlo, WHOI-wetenschapper Anne Cohen, en duikmeester Pat Lohmann, waren getuige van het begin van de massale afsterving op de laatste dag van hun maandlange veldbezoek aan Dongsha. Ze waren net klaar met een ecologisch onderzoek van de koraalbedekking op het rif, en voordat we naar huis gaan, sprong in het water om instrumenten op te halen die ze gebruiken om de watertemperatuur te controleren, pH en stromen. "Toen zagen we dat alle koralen wit waren geworden, "zei DeCarlo. "We moesten de volgende dag onze vluchten halen, maar de situatie zag er nijpend uit, dus stuurde Anne ons binnen een paar weken terug naar de locatie.

Volgens Cohen, de hoofdonderzoeker van het project, de timing was opmerkelijk aangezien ze nog ter plaatse waren toen het bleken begon. "Het is vrij ongewoon om daar op zo'n afgelegen plek te zijn terwijl er daadwerkelijk een massale verbleking plaatsvindt, "zei Cohen. "Uit Tom's enquêtes, we wisten hoe het gezonde rif eruit zag vlak voor het bleken, dus we konden een directe vergelijking maken met de gegevens na het bleken om de effecten van de opwarming te beoordelen."

Bij hun terugkeer, de wetenschappers vaarden terug naar het rif en zagen een groene tint door het water glinsteren - een mogelijk teken dat de koralen de bleekgebeurtenis hebben doorstaan ​​en terugkeren naar een normale staat. Maar toen ze erin doken, ze realiseerden zich dat wat ze hadden gezien eigenlijk groene grasalgen waren die dode koralen bedekten. "Dit was het snelst verkalkende rif dat we ooit hebben bestudeerd, "zei DeCarlo. "Dus we dachten dat het veerkracht zou hebben getoond. Maar binnen een paar weken was alles ingestort."

Uitschakeling koelsysteem

Het team vermoedde dat de versterkte opwarming te wijten was aan het weer, maar ze konden niet automatisch uitsluiten dat minder wolken en meer zonlicht in 2015 ten opzichte van voorgaande jaren de gebeurtenis hadden veroorzaakt. Om deze hypothese te testen, DeCarlo en co-auteur Kristen Davis, met behulp van gegevens die zijn vastgelegd door instrumenten die op het rif zijn ingezet, voerde een aantal "warmtebudget" -berekeningen uit om de specifieke factoren aan te scherpen die de extreme verwarming veroorzaakten.

"We zagen dat lucht-naar-zee verwarmingsmechanismen zoals zonlicht en luchttemperatuur in juni vrijwel constant waren gebleven, maar de door wind en golven aangedreven stromingen die koeler offshore water aandreven, werden in wezen een paar dagen uitgeschakeld. Dit was de grote verandering die ervoor zorgde dat de watertemperaturen op het rif piekten, dus onze hypothese was correct - het ongewoon kalme weerpatroon was de hoofdschuldige, ' zei DeCarlo.

Scangeschiedenis

De watertemperatuur stabiliseerde begin juli toen de wind en de golven eindelijk opkwamen. Maar het grote kwaad was al geschied. Gezien de omvang van het evenement, de wetenschappers wilden weten of dit rif in het verleden soortgelijke extreme temperaturen had meegemaakt, en als het zo is, of de koralen hersteld zijn. Volgens Cohen, echter, er waren weinig historische bleekgegevens voor de regio.

"Dit is een super afgelegen plek die twee uur nodig heeft om met het vliegtuig te komen vanaf het vasteland van Taiwan, "zei ze. Er waren niet-gepubliceerde verslagen van bleken in 1997, maar de ernst en omvang van die gebeurtenis werden niet gekwantificeerd.

Zonder nauwkeurige historische gegevens, het team boorde kernmonsters van koralen die op het rif leven en gebruikte computertomografie (CT) -scans om in het verleden signalen van thermische stress te zoeken. de scans, die eruitzien als een met röntgenfoto's behandelde mopsteel, onthullen jaarringen of "banden" van verschillende dichtheden in het skelet van het koraal.

"Deze bands zijn als een geschiedenisboek voor koraalriffen, zodat u terug kunt tellen in de tijd naar specifieke jaren en gebeurtenissen, " zei Koen, die het unieke "paleoperspectief" van haar lab toeschrijft aan haar achtergrond in paleo-oceanografie. "Hoe helderder, banden met hoge dichtheid, die we 'stress bands' noemen, ' zijn kenmerken van lange en intense bleekgebeurtenissen. Op basis van kernen die we hebben gescand, het lijkt erop dat er tussen 1983 en 2015 slechts drie eerdere bleekgebeurtenissen waren geweest die elk plaatsvonden in El Niño-jaren. Maar we ontdekten heel weinig spanningsbanden in de kernen, dus terwijl er bleek te zijn, deze gebeurtenissen waren lang niet zo ernstig als 2015."

Interpretatie van de CT-scangegevens, DeCarlo zegt dat veel koralen die in het verleden waren gebleekt lijken te zijn hersteld. "Uit de skeletgegevens blijkt dat minder dan 50 procent van de koloniën was verbleekt tijdens deze historische gebeurtenissen. wat een schril contrast is met de 100 procent verbleking die we in 2015 zagen. Dit suggereert dat het gebied in de afgelopen veertig jaar niet zo extreem thermische stress heeft gehad - misschien zelfs in de afgelopen 100 jaar."

rif van de 21e eeuw

De studie benadrukt de gevolgen voor koraalriffen in ondiep water wanneer de opwarming van de aarde samengaat met kortstondige weersafwijkingen. Maar de wetenschappers zeggen dat hun waarnemingen ook de mogelijkheid suggereren dat projecties van klimaatmodellen onderschatten wat sommige koraalriffen zullen ervaren als de oceaan deze eeuw blijft opwarmen.

"De huidige wereldwijde klimaatmodellen en prognoses voor riffen zijn gebaseerd op een opwarmingsscenario van 2 °C voor de open oceaan, " zei DeCarlo. "Maar deze projecties houden meestal geen rekening met het soort regionale en lokale weersafwijkingen die we in Dongsha zagen. Als je weerversterkingsgebeurtenissen hebt die bovenop de door koolstofdioxide aangedreven oceaanopwarming worden gelegd, dat is wanneer dingen echt slecht kunnen worden voor koralen. Modellen gebaseerd op opwarming van de open oceaan schetsen al een slecht beeld voor koraalriffen, maar de enge realiteit is dat ze misschien te optimistisch zijn voor veel ondiepe riffen."

"Projecties op basis van open oceaantemperaturen zijn mogelijk niet 100% relevant voor deze ondiepwateromgevingen, waar veel koraalgemeenschappen leven, " voegde Cohen eraan toe. "Het is mogelijk dat koraalriffen veel directer gevaar lopen dan we hadden verwacht. Wanneer globale en regionale anomalieën op elkaar aansluiten, een schijnbaar milde opwarming van twee graden zou meer als zes graden kunnen zijn."