Волны жары и похолодания — часть жизни на Великих озёрах. Но новое исследование Мичиганского университета показывает, что сегодня это происходит принципиально иначе, чем даже 30 лет назад.
«Появление таких экстремальных температур увеличивается», — сказал Хазем Абдельхады, научный сотрудник докторантуры в Школе окружающей среды и устойчивого развития Мичиганского университета (SEAS). «Для большинства озёр этот показатель вырос более чем на 100 % по сравнению с данными до 1998 года».
Это время важно, поскольку оно совпадает с Эль-Ниньо 1997–1998 годов, одним из сильнейших за всю историю наблюдений, добавил он.
Чтобы выявить эту тенденцию, Абдельхады и его коллеги разработали современный подход к моделированию температуры поверхности Великих озёр, который позволил им изучить волны жары и похолодания начиная с 1940 года. Температура поверхности воды в Великих озёрах играет важную роль в погоде, что очевидно беспокоит жителей, путешественников и судоходные компании в регионе. Но рост числа экстремальных температурных явлений может также нарушить экосистемы и экономику, поддерживаемые озёрами, более тонкими способами, сказал Абдельхады.
Работа опубликована в журнале Communications Earth & Environment.
«Такие события могут оказать огромное влияние на рыбную промышленность, которая, например, является отраслью с оборотом в миллиард долларов», — сказал Абдельхады. По данным Комиссии по рыболовству на Великих озёрах, общий объём племенного, любительского и коммерческого рыболовства на Великих озёрах составляет более 7 миллиардов долларов ежегодно.
Хотя рыба может уплывать в более прохладные или тёплые воды, чтобы переносить постепенные изменения температуры, то же самое не всегда возможно при резких скачках в любую сторону, сказал Абдельхады. Икра рыб особенно чувствительна к аномальным скачкам или падениям температуры.
Горячие и холодные периоды также могут нарушить естественные циклы перемешивания и стратификации озёр, что влияет на здоровье и качество воды озёр, на которые люди полагаются для отдыха и питьевой воды.
Теперь, когда исследователи выявили эти тенденции на каждом из Великих озёр, они работают над их развитием, чтобы прогнозировать будущие экстремальные температурные явления, поскольку средняя температура озёр и планеты продолжает повышаться. Изучая эти явления и их связь с глобальными климатическими явлениями, такими как Эль-Ниньо и Ла-Нинья, мы сможем лучше подготовиться к их последствиям, сказал Абдельхады.
«Если мы сможем понять эти явления, мы сможем начать думать о том, как от них защититься», — сказал Абдельхады.
Исследование проводилось в рамках Совместного института исследований Великих озёр (CIGLR).
Одной из задач этой работы был сам масштаб проблемы. Хотя исследователи разработали компьютерные модели, которые могут имитировать процессы в большинстве озёр по всему миру, Великие озёра — это не просто озёра.
Для начала, они представляют собой взаимосвязанную систему из пяти озёр. В них содержится более пятой части пресной поверхностной воды мира. А длина их береговой линии сопоставима с длиной всего атлантического побережья США, включая штаты Персидского залива.
Во многих отношениях Великие озёра имеют больше общего с прибрежными океанами, чем с другими озёрами, сказала соавтор исследования Аюми Фудзисаки-Маноме, научный сотрудник SEAS и CIGLR.
«Мы не можем использовать традиционные, более простые модели для Великих озёр, потому что они действительно не подходят», — сказала Фудзисаки-Маноме.
Поэтому Абдельхады обратился к подходам моделирования, используемым для изучения прибрежных океанов, и адаптировал их для Великих озёр. Но помимо проблем с моделированием, нужно было преодолеть и проблему с данными.
Спутники позволили проводить регулярные прямые наблюдения за Великими озёрами примерно 45 лет назад, сказала Фудзисаки-Маноме. Но когда речь идёт о климатических тенденциях и эпохах, исследователям нужно работать с более длительными временными периодами.
«Самое замечательное в этом исследовании то, что мы смогли почти вдвое увеличить этот исторический период», — сказала Фудзисаки-Маноме.
Работая с доступными данными наблюдений и надёжными данными из глобальных климатических симуляций, Абдельхады мог моделировать данные о температуре Великих озёр и с уверенностью проверять их достоверность начиная с 1940 года.
«Вот почему мы часто используем моделирование. Мы хотим знать о прошлом, будущем или точке в пространстве, до которой мы не всегда можем добраться», — сказал соавтор Дрю Гроневольд, доцент в SEAS и руководитель Глобального центра по изменению климата и трансграничным водам. «В случае с Великими озёрами у нас есть все три варианта».
Дэвид Кэннон, научный сотрудник CIGLR, и Цзя Ван, климатолог и океанограф из Лаборатории экологических исследований Великих озёр Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), также внесли свой вклад в исследование. Исследование является прекрасным примером того, как сотрудничество между университетами и правительственными научными агентствами может создать поток знаний, который принесёт пользу общественности и более широкому научному сообществу, сказал Гроневольд.
Модель команды теперь доступна для других исследовательских групп, изучающих Великие озёра, чтобы они могли исследовать свои вопросы. Для команды из Мичиганского университета следующие шаги — использовать модель для изучения пространственных различий на небольших участках Великих озёр и использовать модель для прогнозирования событий в будущем.
«Мне очень любопытно, сможем ли мы предвидеть следующий большой сдвиг или следующий большой переломный момент», — сказал Гроневольд. «Мы не ожидали последнего. Никто не предсказал, что в 1997 году будет Эль-Ниньо с тёплой зимой, который всё изменил».
Предоставлено Мичиганским университетом.