Моделирование показывает состояние немецких озер в условиях изменения климата

Используя долгосрочные данные мониторинга 46 немецких озер, исследователи из Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства им. Лейбница (IGB) в сотрудничестве с Центром Гельмгольца по исследованию окружающей среды в Магдебурге показали, что за последние 30 лет температура поверхности озер росла быстрее, чем температура воздуха.

Концентрация кислорода в глубинных водах снизилась. Моделирование предполагает, что эта тенденция сохранится. Хорошая новость заключается в том, что нехватка кислорода в гиполимнионе уменьшилась бы, если бы удалось снизить нагрузку питательными веществами из городских и сельскохозяйственных стоков. Исследование опубликовано в журнале Ambio.

Наблюдаемые изменения (1990–2020 гг.)

Анализ долгосрочных данных показывает:

• Средняя годовая температура поверхности всех озер выросла на 0.5 °C/десятилетие.
• Это превышает рост температуры воздуха за тот же период (0.43 °C/десятилетие).
• Температура глубинных вод осталась почти неизменной.
• Концентрация кислорода в гиполимнионе была ниже критического порога в 2 мг/л в 51% летних и 62% осенних измерений.

"Возникновение условий с низким содержанием кислорода увеличилось параллельно с потеплением, особенно осенью. Это связано с более стабильной термической стратификацией", — пояснил Роберт Швефель (IGB), ведущий автор исследования.

Прогнозы моделирования до 2099 года

Используя гидродинамические модели для 12 озер и сценарии IPCC, исследователи смоделировали будущие тренды.

Температура поверхности:

• Пессимистичный сценарий (RCP 8.5): рост на 0.3 °C/десятилетие.
• Промежуточный сценарий (RCP 4.5): рост на 0.18 °C/десятилетие.
• Оптимистичный сценарий (RCP 2.6): рост на 0.04 °C/десятилетие.

Стратификация и кислород:

Увеличение разницы температур между поверхностью и глубиной усиливает стратификацию. К концу века (сценарий RCP 8.5) летняя стратификация может удлиниться до 38 дней.

• Это увеличивает риск истощения кислорода в глубине: концентрация может снизиться на 0.7–1.9 мг/л (RCP 8.5).
• "Это означает, что большие площади гиполимниона останутся гипоксичными или даже аноксичными, особенно осенью. Это серьезно повлияет на места обитания рыб и химические условия в донных отложениях", — сказал Роберт Швефель.

Снижение нагрузки питательными веществами как смягчающий фактор

Питательные вещества (нитраты, фосфаты) из стоков действуют как удобрения, стимулируя рост водорослей и последующее потребление кислорода при их разложении.

Моделирование комбинированного эффекта показало хорошую новость: даже при сценарии RCP 8.5 снижение поступления питательных веществ на один трофический уровень привело бы к повышению концентрации кислорода, смягчая эффекты потепления.

"Наши результаты показывают, что негативные последствия изменения климата для кислородного баланса озер могут быть эффективно уменьшены за счет усилий по ограничению поступления питательных веществ", — заключил Михаэль Хупфер (IGB), руководивший проектом.