De zomer komt naar de Golf van Maine, langer en warmer dan ooit - wel twee maanden langer. Dat is de boodschap van een nieuw onderzoeksartikel van een team van wetenschappers onder leiding van Andrew Thomas van de University of Maine School of Marine Sciences. De studie, gepubliceerd in het tijdschrift Elementa , onderzocht de seizoensgebondenheid van de temperatuurtrends van het zeeoppervlak langs de noordoostkust van de Verenigde Staten.

Voor iedereen, behalve een kleine regio direct ten noorden van Kaap Hatteras aan de zuidelijke rand van hun studiegebied, de onderzoekers bevestigden dat de temperatuur van het oppervlaktewater de afgelopen drie decennia een stijgende trend vertoont, met een opwarming van de Golf van Maine met ongeveer 0,4 graden Celsius per decennium. De nieuwe analyse bracht het geografische patroon van deze trends in kaart en toonde aan dat de toename in de zomer- en vroege herfstmaanden eigenlijk veel sterker is dan dit, van juni tot oktober, en zwakker in de wintermaanden.

Het onderzoek bouwt voort op eerder werk van Thomas en zijn collega's, waaronder Andrew Pershing en Katherine Mills van het onderzoeksinstituut van de Golf van Maine, en anderen van Bigelow Laboratory, Stony Brook University en NOAA. In een veel geciteerd artikel uit 2015 in Science, deze auteurs analyseerden gegevens over de temperatuur van het zeeoppervlak die aantoonden dat de Golf van Maine het mondiale gemiddelde van de opwarming van de afgelopen 30 jaar overschreed en merkten op dat de Golf van Maine het afgelopen decennium sneller opwarmde dan 99,9 procent van de mondiale oceaan. Kijken naar details achter deze trends was een logische volgende stap. Ze werden gemotiveerd door verschillende vragen:komen de algemene opwarmingstrends het hele jaar door in gelijke mate voor, of komen ze vooral voor in een bepaald seizoen? Welke regio's zijn het meest vatbaar of veerkrachtig voor veranderingen in de temperatuur van het zeeoppervlak?

Met financiering van de National Science Foundation en NASA, ze namen een versie met een hogere resolutie van dezelfde reeks gegevens - 33 jaar satellietmetingen - en zoomden in op het noordoostelijke Noord-Amerikaanse continentale plat. Daarna verdeelden ze de gegevens in maanden, zodat ze seizoenstrends konden kwantificeren en in kaart brengen. Hun resultaten toonden patronen in de ruimte en gedurende de seizoenscyclus die niet duidelijk waren in eerdere studies.

Zomer, gedefinieerd als het aantal dagen boven een bepaalde temperatuur per jaar, is in de hele regio verlengd. Deze trend was vooral sterk in de Golf van Maine. Terwijl aangedreven door zowel eerdere lentes als latere watervallen, in de Golf van Maine, gestaag uitstellen van de val timing was de belangrijkste factor.

"Het veranderingspercentage is een stijging van twee zomerdagen per jaar, dus over de 33-jarige tijdreeks", zei Thomas, "het is nu 66 dagen. De zomerse omstandigheden in de Golf van Maine duren nu ongeveer twee maanden langer dan in 1982. Dat is beangstigend."

Beangstigend, omdat temperatuur fungeert als een aanwijzing voor het gedrag en de verspreiding van veel mariene soorten die belangrijk zijn voor de cultuur en economie van Maine. Hoe heeft de verlengde zomer kreeft beïnvloed, kabeljauw of haring?

"Ik ben een oceanograaf, geen visbioloog, " zei Thomas. "Maar mijn visserijcollega's in het team hebben daar naar gekeken, en in een apart artikel toonden we aan dat langere zomers verband hielden met verschuivingen naar het noorden in de herfstpopulatiecentra van Amerikaanse kreeft, Atlantische haring en Atlantische makreel."

Kreeft en haring namen ook toe in populatieomvang of totale biomassa, net als de zomerbot, Acadische roodbaars en doornhaai. Voor andere soorten, inclusief kabeljauw, de langere warme zomerperiode ging gepaard met een afname van de biomassa.

De satellietrecords die voor deze onderzoeken zijn gebruikt, leveren temperatuurgegevens voor het oppervlak van de oceaan. Is het de juiste indicator voor bodembewoners zoals kabeljauw en kreeft? Volgens Tomas, op het relatief ondiepe Atlantische plat, over meerdere jaren, de oppervlaktetrends correleren met temperaturen dieper in de zee. Bijvoorbeeld, terwijl de gegevensrecords lang niet zo lang zijn, de boei van de Northeastern Regional Association of Coastal Ocean Observing Systems in het midden van Jordan Basin, die temperaturen meet vanaf het oppervlak tot een diepte van 250 meter, vertoont minder jaarlijkse variabiliteit maar vergelijkbare langdurige opwarming in het diepe water.

"De temperatuurtrends die we in dit gebied zien, behoren tot de grootste ter wereld, "zei Thomas. "Er zijn waarschijnlijk twee belangrijke drijfveren in het spel. De Golf van Maine bevindt zich op het kruispunt van twee grote grootschalige processen, die beide worden beïnvloed door klimaatverandering. Onze plank ligt benedenwinds van de jetstream die van het continent komt. Noord- of zuidverschuivingen in jetstreampositie vertalen zich in veranderingen in de atmosfeer-oceaan-warmteoverdracht die het plankwater verwarmt en koelt. Thomas toonde aan dat zowel hogere atmosferische druk als warmere luchttemperaturen in de lente en zomer verband hielden met het langere zomerseizoen in de zee.

Het tweede proces is het transport van oceaanwater. De Golf van Maine is verbonden met de mondiale oceaan door stromingen, en veel van het zeewater in de Golf komt verder naar het noorden. deze wateren, de Labradorzee en aangrenzende kustplaten, behoren ook tot de snelst opwarmende regio's. Naar het zuiden, ook de positie van de Golfstroom heeft invloed; Thomas toonde aan dat noordelijke verschuivingen in de warme Golfstroom geassocieerd waren met langere zomers in de Golf van Maine.

Een langere oceaanzomer heeft belangrijke biologische gevolgen. In de zomer, een ondiepe laag door de zon verwarmd maar voedselarm water drijft bovenop dichter, kouder, voedselrijk water. Door de afbraak van deze structuur als de temperaturen in de herfst afkoelen, komen voedingsstoffen uit het diepe water vrij die de herfstbloei van fytoplankton helpen veroorzaken die de rest van het mariene voedselweb ondersteunt.

Maar de afkoeling die gewoonlijk in de herfst en de vroege winter plaatsvindt, is verzwakt en komt later aan, verlenging van de stratificatieperiode. "Sterkere en langere zomerstratificatie betekent een zwakkere menging en minder en vertraagde voedingsstoffen die naar de oppervlakte komen, een trend die uiteindelijk zal betekenen dat de Golf van Maine minder productief wordt", aldus Thomas.

Thomas merkte ook op dat, aangezien de hele noordoostelijke Atlantische plank later in de herfst veel warmer blijft, elke orkaan die in deze periode aankomt, zou sterker blijven dan wanneer hij decennia geleden had plaatsgevonden.

Thomas en zijn team werken nu aan het toepassen van dezelfde seizoensanalyse op de hele Noord-Atlantische Oceaan en andere regio's van het Noord-Amerikaanse continentale plat.