Крупнейшие озера мира демонстрируют тренды изменения климата

Шестнадцатилетние данные дистанционного зондирования показывают, что в крупнейших пресноводных озерах Земли изменение климата влияет на тренды фиксации углерода.

Исследование, финансируемое NASA, объединило полевые и спутниковые наблюдения за 11 крупнейшими пресноводными озерами мира, чтобы дать новое понимание того, как крупные водоемы фиксируют углерод и как взаимодействуют изменяющийся климат и озера.

Ученые из Мичиганского технологического исследовательского института (MTRI) изучили пять Великих озер на границе США и Канады, три африканских Великих озера (Танганьика, Виктория и Малави), озеро Байкал в России, а также Большое Медвежье и Большое Невольничье озера в Канаде.

Эти 11 озер содержат более 50% поверхностных пресных вод, от которых зависят миллионы людей и бесчисленное множество других существ, что подчеркивает важность понимания того, как они изменяются под влиянием климата и других факторов.

Наибольшие изменения в первичной продуктивности (росте водорослей) наблюдались у двух канадских озер и озера Танганьика. Колебания продуктивности указывают на серьезные изменения в озерных экосистемах.

"Основой пищевой цепи в этих озерах является продуктивность водорослей. Эти озера имеют океанические размеры и кишат фитопланктоном — мелкими водорослями. Мы измеряли скорость фиксации углерода, то есть скорость фотосинтеза водорослей в этих озерах. Изменение этой скорости, будь то увеличение или уменьшение, означает, что меняется все озеро, что имеет последствия для всей пищевой цепи — от зоопланктона до рыбы", — отметил соавтор исследования Гэри Фаненстил.

Подсчет фитопланктона по цвету

Спутниковые снимки упростили анализ и дали представление об изменениях во времени и пространстве. Ведущий автор исследования Майкл Сэйерс использует дистанционное зондирование цвета океана — выводы о типе и количестве фитопланктона на основе цвета воды — для отслеживания динамики пресноводного фитопланктона.

"Мы полагались на инструменты NASA — спутник MODIS, который работает с 2002 года, и применяли к данным алгоритм и модель, которые мы разрабатывали в MTRI в течение десятилетия. Когда мы начинаем подсчитывать количество пикселей-наблюдений по всему миру для 11 озер за 16 лет, это действительно впечатляет", — сказал Сэйерс.

Один из самых поразительных аспектов результатов — скорость изменений в этих пресноводных озерах, заметных менее чем за 20 лет. "Три крупнейших озера мира демонстрируют серьезные изменения, связанные с изменением климата: на 20-25% изменилась общая биологическая продуктивность только за последние 16 лет", — заявил Фаненстил.

Не только водоросли

За 16 лет наблюдений наибольший рост продуктивности был зафиксирован в Большом Медвежьем и Большом Невольничьем озерах на севере Канады, а в озере Танганьика на юго-востоке Африки наблюдалось снижение. Эти тренды связаны с повышением температуры воды, солнечной радиации и снижением скорости ветра.

"Температура и солнечная радиация — это факторы изменения климата. Изменения хлорофилла и прозрачности воды не обязательно вызваны изменением климата, но могут быть обусловлены эвтрофикацией или инвазивными видами, такими как дрейссена", — пояснил Сэйерс.

Исследователи использовали измерения с исследовательских судов для проверки спутниковых данных. Статья "Тренды фиксации углерода в одиннадцати крупнейших озерах мира: 2003–2018" опубликована в журнале Water. Ученые планируют продолжить работу, изучая роль вредоносного цветения водорослей в потоке углерода в атмосферу.