Sjöar, med sin rika biologiska mångfald och sina viktiga ekologiska tjänster, står inför en oroande trend: snabbt ökande temperaturer. En ny studie som publicerats i Nature Geoscience av ett internationellt team av limnologer och klimatmodellerare visar att om den nuvarande antropogena uppvärmningen fortsätter fram till slutet av detta århundrade kommer sjöar över hela världen sannolikt att uppleva en genomgripande och aldrig tidigare skådad uppvärmning av ytan och under ytan, långt utanför vad de tidigare har upplevt.
I studien används temperaturdata från sjöar som simulerats med en toppmodern klimatdatamodell (Community Earth System Model, version 2) som täcker perioden 1850-2100 e.Kr. Det är den första modellen i sitt slag och den fångar dynamiken och termodynamiken i sjösystemen på ett integrerat sätt med atmosfären.
I stället för att köra datormodellen in i framtiden bara en gång använde forskarna en ensemble av 100 tidigare-till-framtida simuleringar, som kördes på en av Sydkoreas snabbaste datorer (”Aleph” vid Institute for Basic Science). Varje simulering genererar en något annorlunda realisering av den naturliga klimatvariabiliteten samtidigt som den också reagerar på de antropogena uppvärmningseffekterna från ökande växthusgaskoncentrationer.
Med denna ensemblemodellering kunde forskarna skilja ut de naturligt förekommande temperaturvariationerna i sjöarna från de variationer som orsakas av mänsklig påverkan. Detta gjorde det möjligt för teamet att för första gången uppskatta den tid då sjötemperaturerna permanent kommer att överstiga naturliga gränser – en situation som kallas no-analog-förhållanden.
Dr. Lei Huang, studiens huvudförfattare (nu vid Capital Normal University, Beijing, Kina) och tidigare postdoktoral forskare vid IBS Center for Climate Physics i Busan, Sydkorea, betonar att sjöar världen över i genomsnitt kommer att ha ett klimat utan analogi i slutet av detta århundrade. Tidpunkten för uppkomsten varierar dock globalt. Tropiska sjöar, som hyser en rik biologisk mångfald, kommer att vara de första att uppleva aldrig tidigare skådade förhållanden när den globala uppvärmningen når ~2,4°C (över förindustriella förhållanden).
Medan uppvärmningen av ytan påverkar arter i grunda sjölager, kan vissa organismer migrera vertikalt för att hitta mer lämpliga termiska livsmiljöer. Därför är det viktigt att också ta hänsyn till hur uppvärmningen tränger igenom de underjordiska lagren.
”Vår studie avslöjar synkron uppkomst av icke-analoga förhållanden i tropiska sjöars underjordiska lager, som drivs av snabb nedåtriktad överföring av uppvärmningssignaler under frekventa sjöblandningshändelser. Däremot skyddar sjöar på höga latituder delvis underjordiska lager från ytuppvärmning genom stratifiering, vilket fördröjer eller ibland till och med förhindrar klimat utan analogi på djupet”, säger Dr. Iestyn Woolway, NERC Independent Research Fellow vid Bangor University, Storbritannien, motsvarande författare till studien.
Konsekvenserna av icke-analoga sjöklimat är djupgående. ”De kan leda till allvarliga framtida störningar i ekosystemen”, kommenterar professor Axel Timmermann, medförfattare till studien och chef för IBS Center for Climate Physics.
Jämfört med land- och havsbiota är sjöorganismer ofta begränsade i sin förmåga att migrera till klimatmässigt mer optimala livsmiljöer. Att förstå tidpunkten för uppkomsten av no-analog är därför avgörande för anpassning, planering och klimatbegränsning i sjöekosystem.
För mer information: Uppkomst av sjöförhållanden som överskrider den naturliga temperaturvariationen, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01491-5