ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ και παρακολούθηση κλίματος: ακραία θαλάσσια φαινόμενα

ΠΟΣΕΙΔΩΝΑΣ και παρακολούθηση κλίματος: ακραία θαλάσσια φαινόμενα

Ημερομηνία
23/11/2022

Δ. Δεναξά & επιστημονική ομάδα ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ
 

Η βαθύτερη κατανόηση του θαλάσσιου κλίματος, συμπεριλαμβανομένης της ανθρωπογενούς κλιματικής αλλαγής αλλά και της φυσικής μεταβλητότητας στη θάλασσα, γίνεται ολοένα και πιο επιτακτική. Η παρακολούθηση της επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσας –ως βασικού κλιματικού δείκτη– είναι θεμελιώδους σημασίας, ιδιαίτερα σε περιοχές υψηλής απόκρισης στην κλιματική αλλαγή, όπως η Μεσόγειος [6, 11].  
 

Η θάλασσα της Μεσογείου θερμαίνεται κατά τις τελευταίες δεκαετίες με πρωτοφανή ρυθμό. Μάλιστα, οι αυξητικές τάσεις της επιφανειακής θερμοκρασίας υπερβαίνουν κατά πολύ εκείνες του παγκόσμιου ωκεανού [1, 15, 16]. Ακραία επεισόδια όπως οι θαλάσσιοι καύσωνες (επεισόδια παρατεταμένα υψηλής θερμοκρασίας της θάλασσας πάνω από τα φυσιολογικά για την εποχή επίπεδα για περισσότερες από πέντε συνεχόμενες ημέρες) έχουν γίνει αντικείμενο πλήθους πρόσφατων μελετών [2, 7, 8, 9, 12]. Σε αυτό το πλαίσιο, η ομάδα του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ έχει μελετήσει την εξέλιξη των θαλάσσιων θερμών επεισοδίων κατά τις τελευταίες δεκαετίες στη Μεσόγειο. Τα αποτελέσματα φανερώνουν στατιστικά σημαντική αύξηση στη συχνότητα εμφάνισής τους, στην ένταση (μέση απόκλιση θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια του επεισοδίου από τα φυσιολογικά για την εποχή/περιοχή επίπεδα) και στη διάρκειά τους, για όλες τις περιοχές της Μεσογείου (Εικόνα 1). Ειδικά η ανατολική Μεσόγειος παρουσιάζει την υψηλότερη αυξητική τάση στη συχνότητα εμφάνισης και στη διάρκεια των επεισοδίων. Ενδεικτικά, ενώ στη δεκαετία του 70 εμφανιζόταν το πολύ ένα επεισόδιο κάθε έτος, την τελευταία δεκαετία στην ανατολική Μεσόγειο εντοπίζουμε περίπου πέντε θαλάσσιους καύσωνες ανά έτος, που διαρκούν ο καθένας περίπου τέσσερις φορές περισσότερο. Η ανατολική Μεσόγειος έχει ήδη αναδειχθεί από πολλές έρευνες που αξιοποιούν είτε παρατηρησιακά δεδομένα ή δεδομένα αριθμητικών μοντέλων, ως η περιοχή της Μεσογείου με την ισχυρότερη αύξηση επιφανειακής θερμοκρασίας [13, 15].
 

Η διαθεσιμότητα υψηλής ποιότητας ωκεανογραφικών και μετεωρολογικών δεδομένων είναι απαραίτητη για την καταγραφή και την ανάλυση ακραίων φαινομένων. Με τη σειρά τους, τέτοιες αναλύσεις αποτελούν βασική πηγή επιστημονικής πληροφορίας για ερευνητικές μελέτες επιπτώσεων. Ενδεικτικά, μετρήσεις θερμοκρασίας από δύο σταθμούς του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ ποντισμένους στο νότιο Αιγαίο (Ε1-Μ3Α και Ηeraklion Coastal Buoy (HCB)) κατέγραψαν ρεκόρ επιφανειακής θερμοκρασίας της θάλασσας στα μέση του Μάη του 2020 [3]. Το συγκεκριμένο επεισόδιο εξελίχθηκε στην ανατολική Μεσόγειο ως θαλάσσιος καύσωνας Ακραίας κατηγορίας (Εικόνα 2a,b). Ατμοσφαιρικές παράμετροι καθώς και τιμές θερμοκρασίας σε διάφορα βάθη από τους ίδιους σταθμούς χρησιμοποιήθηκαν για να διερευνηθούν πιθανοί μηχανισμοί δημιουργίας του θαλάσσιου θερμού επεισοδίου και η επίδρασή του σε βαθύτερα στρώματα, αντίστοιχα. Θερμοκρασιακά προφίλ κατά τη διάρκεια του Μάη 2020 από πλωτήρες Argo στην ανατολική Μεσόγειο παρείχαν επιπλέον χρήσιμη πληροφορία για τις συνθήκες στρωμάτωσης στη θάλασσα πριν την έναρξη, κατά τη διάρκεια και μετά τη λήξη του επεισοδίου (Εικόνα 2c).
 

Οι πολύ σοβαρές επιπτώσεις των θαλάσσιων θερμών επεισοδίων στη θαλάσσια βιολογία αποτελούν πλέον γεγονός. Μαζικές μετακινήσεις πληθυσμών, προβλήματα στην πρωτογενή παραγωγικότητα, μαζικοί θάνατοι ευάλωτων θαλάσσιων ειδών και πλήθος άλλων άμεσων ή έμμεσων απειλών που αντιμετωπίζουν τα θαλάσσια οικοσυστήματα έχουν αποδοθεί σε μη αναμενόμενα υψηλές θερμοκρασίες της θάλασσας της Μεσογείου [4, 5, 10, 14, 17, 18]. Επιπλέον, μελλοντικές προβολές αποδίδουν στον ανθρώπινο παράγοντα περαιτέρω αύξηση των θαλάσσιων θερμών επεισοδίων ως τα τέλη του 21ου αιώνα, ακόμα μεγαλύτερη υπό μελλοντικά σενάρια υψηλών εκπομπών [19].
 

Τα παραπάνω καθιστούν μέγιστης σημασίας την ενίσχυση υποδομών και μελετών που σκοπεύουν στον εμπλουτισμό της υπάρχουσας γνώσης αλλά και την ενημέρωση και ευαισθητοποίηση στο συγκεκριμένο φλέγον ζήτημα. Σημειωτέον ότι η συντήρηση υψηλής ποιότητας δικτύων οργάνων διαρκούς παρακολούθησης των ελληνικών θαλασσών αναδεικνύεται περισσότερο από ποτέ ως κρίσιμη προϋπόθεση για την υλοποίηση αξιόπιστων επιστημονικών κλιματικών μελετών.
 

Εικόνα 1 Χαρακτηριστικά θαλάσσιων θερμών επεισοδίων στη Μεσόγειο για την περίοδο 1975-2020, με χρήση δεδομένων επιφανειακής θερμοκρασίας θάλασσας από το προϊόν ECMWF ERA5 Reanalysis: (a) Συχνότητα εμφάνισης (b) μέση ένταση (c) μέση διάρκεια. Διαφορετικά χρώματα (μπλε, μοβ, κόκκινο, μαύρο) αντιπροσωπεύουν τη δυτική, κεντρική, ανατολική υπο-λεκάνη και ολόκληρη τη Μεσόγειο, αντίστοιχα. Οι γραμμικές τάσεις που σημειώνονται είναι στατιστικά σημαντικές (95% διάστημα εμπιστοσύνης). Η μεθοδολογία ταυτοποίησης θαλάσσιων θερμών επεισοδίων και οι ορισμοί των ιδιοτήτων τους βασίστηκαν στους Hobday et al., 2016 & Hobday et al., 2018.

Εικόνα 2 (a) Μετρήσεις θερμοκρασίας από το σταθμό του ΠΟΣΕΙΔΩΝΑ Ε1-Μ3Α και από δορυφορικά δεδομένα του Copernicus (προϊόν SST_MED_SST_L4_NRT_OBSERVATIONS_010_004) στην τοποθεσία του σταθμού  (35.7263°N - 25.1307°E), τον Μάιο του 2020. Με μπλε χρώμα αναπαρίσταται η μέση ημερήσια επιφανειακή θερμοκρασία του σταθμού (1μ) και το αντίστοιχο ημερήσιο θερμοκρασιακό εύρος, με πορτοκαλί η μέση ημερήσια θερμοκρασία στα 20μ από τον ίδιο σταθμό, με πράσινο η δορυφορική μέτρηση θερμοκρασίας (νυχτερινή) και με μοβ η μέση ημερήσια ταχύτητα ανέμου κατά τη διάρκεια του επεισοδίου (b) Εφαρμογή της μεθοδολογίας των Hobday et al., 2016 για το θαλάσσιο θερμό επεισόδιο του Μάη 2020 στην ίδια τοποθεσία με το (a), με χρήση ιστορικών και NRT δορυφορικών δεδομένων του Copernicus (c) Θερμοκρασιακά προφίλ από τον πλωτήρα Argo 6902847: Διαφορετικά χρώματα (μπλε, κόκκινο, μοβ) αντιπροσωπεύουν διαφορετικές χρονικές περιόδους σχετικά με την εξέλιξη του επεισοδίου (πριν, κατά τη διάρκεια και μετά, αντίστοιχα). Η διαδρομή που ακολούθησε ο πλωτήρας κατά τις ημέρες που συμπεριλήφθηκαν στο διάγραμμα εκτείνεται από 34.8271°N - 22.7087°E (6 Μάη) έως 34.4326°N - 22.954°E (26 Μάη). (Εικόνα από δημοσίευση Denaxa et al., 2022)



Βιβλιογραφία

  1. Bulgin, C. E., Merchant, C. J., & Ferreira, D. (2020). Tendencies, variability and persistence of sea surface temperature anomalies. Scientific reports, 10(1), 1-13.
  2. Darmaraki, S., Somot, S., Sevault, F., & Nabat, P. (2019). Past variability of Mediterranean Sea marine heatwaves. Geophysical Research Letters, 46, 9813– 9823. https://doi.org/10.1029/2019GL082933
  3. Denaxa D., Korres G., Sotiropoulou M., Perivoliotis L. (2022) Extreme Marine Heatwave in the eastern Mediterranean in May 2020. In: Copernicus Ocean State Report, Issue 6, Journal of Operational Oceanography, 15:sup1, s119–s126; DOI: 10.1080/1755876X.2022.2095169
  4. Frölicher, T.L., Fischer, E.M. & Gruber, N. Marine heatwaves under global warming. Nature 560, 360–364 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0383-9
  5. Garrabou J, Coma R, Bensoussan N, Bally M, Chevaldonné P, Cigli- ano M, Diaz D, Harmelin JG, Gambi M, Kersting D (2009) Mass mortality in Northwestern Mediterranean rocky benthic com- munities: effects of the 2003 heat wave. Global Change Biol 15(5):1090–1103
  6. Giorgi F (2006) Climate change hot-spots. Geophysical research let- ters 33(8)
  7. Ibrahim, O., Mohamed, B., & Nagy, H. (2021). Spatial variability and trends of marine heat waves in the eastern mediterranean sea over 39 years. Journal of Marine Science and Engineering, 9(6), 643.
  8. Holbrook, N. J., Scannell, H. A., Sen Gupta, A., Benthuysen, J. A., Feng, M., Oliver, E. C., ... & Wernberg, T. (2019). A global assessment of marine heatwaves and their drivers. Nature Communications, 10(1), 1-13.
  9. Juza M, Fernández-Mora À and Tintoré J (2022) Sub-Regional Marine Heat Waves in the Mediterranean Sea From Observations: Long-Term Surface Changes, Sub-Surface and Coastal Responses. Front. Mar. Sci. 9:785771. doi: 10.3389/fmars.2022.785771
  10. Leach, T. S., BuyanUrt, B., & Hofmann, G. E. (2021). Exploring impacts of marine heatwaves: paternal heat exposure diminishes fertilization success in the purple sea urchin (Strongylocentrotus purpuratus). Marine Biology, 168(7), 1-15.
  11. Lionello, P., Malanotte-Rizzoli, P., & Boscolo, R. (Eds.). (2006). Mediterranean climate variability. Elsevier.
  12. Oliver, E. C., Donat, M. G., Burrows, M. T., Moore, P. J., Smale, D. A., Alexander, L. V., ... & Wernberg, T. (2018). Longer and more frequent marine heatwaves over the past century. Nature communications, 9(1), 1-12.
  13. Pastor F, Valiente JA, Khodayar S. A Warming Mediterranean: 38 Years of Increasing Sea Surface Temperature. Remote Sensing. 2020; 12(17):2687. https://doi.org/10.3390/rs12172687
  14. Pearce, A. F., & Feng, M. (2013). The rise and fall of the “marine heat wave” off Western Australia during the summer of 2010/2011. Journal of Marine Systems, 111, 139-156.
  15. Pisano A, Marullo S, Artale V, Falcini F, Yang C, Leonelli FE, Santoleri R, Buongiorno Nardelli B. New Evidence of Mediterranean Climate Change and Variability from Sea Surface Temperature Observations. Remote Sensing. 2020; 12(1):132. https://doi.org/10.3390/rs12010132
  16. Shaltout, M.; Omstedt, A. Recent sea surface temperature trends and future scenarios for the Mediterranean Sea. Oceanologia 2014, 56, 411–443
  17. Smale, D. A., Wernberg, T., Oliver, E. C. J., Thomsen, M., Harvey, B. P., Straub, S. C., Burrows, M. T., Alexander, L. V., Benthuysen, J. A., Donat, M. G., Feng, M., Hobday, A. J., Holbrook, N. J., Perkins-Kirkpatrick, S. E., Scannell, H. A., Gupta, A. S., Payne, B. L., & Moore, P. J. (2019). Marine heatwaves threaten global biodiversity and the provision of ecosystem services. Nature Climate Change. https://doi.org/10.1038/s41558-019-0412-1
  18. Wernberg T, Bennett S, Babcock RC, de Bettignies T, Cure K, Depc- zynski M, Dufois F, Fromont J, Fulton CJ, Hovey RK et al. (2016) Climate-driven regime shift of a temperate marine ecosystem. Science 353(6295):169–172
  19. Oliver, E. C., Burrows, M. T., Donat, M. G., Sen Gupta, A., Alexander, L. V., Perkins-Kirkpatrick, S. E., ... & Smale, D. A. (2019). Projected marine heatwaves in the 21st century and the potential for ecological impact. Frontiers in Marine Science, 6, 734.