Дальнейшее изменение климата и его воздействие на экосистему и деятельность человека

Ожидаемое изменение 2015
Typography
  • Smaller Small Medium Big Bigger
  • Default Helvetica Segoe Georgia Times

В течение последних 50 лет температура воздуха в Арктике повышается почти в два раза быстрее, чем в среднем в мире. По прогнозам моделей температура воздуха будет расти и дальше, летние морские льды в Арктике, вероятнее всего, растают еще до середины нынешнего века, а зимние морские льды до его конца (IPCC, 2013). Из-за сложной динамики экосистемы Баренцева моря, в том числе взаимодействия последствий изменений климата с другими важными факторами, такими ка

закисление и рыбный промысел, практически невозможно предугадать, каким будет общий эффект влияния на экосистему. Тем не менее, с достаточной долей уверенности можно утверждать, что некоторые виды пагофильной флоры и фауны Баренцева моря исчезнут вовсе или значительно уменьшатся в объеме. Кроме того, ряд видов, таких как треска и мойва, будут иметь более северное и / или восточное распределение, а бореальные виды, такие как северная путассу и скумбрия, будут намного чаще встречаться в Баренцевом море. Вполне вероятно, что такие изменения приведут к потенциально значимым изменениям в составе сообществ и, вполне возможно, в структуре экосистемы произойдет необратимое смещение. Вероятность данного смещения может увеличиться, если влияние других факторов, таких как рыбный промысел и закисление, станет более значительным.

Прогноз дальнейшего изменения климата – глобальные перспективы

На мировом уровне, Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) является ведущей международной организацией, работающей над оценкой изменений климата. Последний на данный момент Пятый оценочный доклад (AR5) МГЭИК был сделан в период с сентября 2013 по ноябрь 2014. Главный вывод данного доклада состоит в том, что «потепление климатической системы однозначно, и, начиная с 1950 годов, большинство наблюдаемых изменений в период от десятилетий до тысячелетий являются беспрецедентными. Атмосфера и океан потеплели, количество снега и льда уменьшилось, уровень моря повысился».

Одной из главных причин глобального потепления являются суммарные выбросы диоксида углерода (СО2) (IPCC, 2013). Прогноз дальнейших выбросов антропогенных парниковых газов (ПГ) колеблется в широком диапазоне, в зависимости от социально-экономического развития (в основном, это численность населения, экономическая активность, образ жизни, использование энергии, схемы землепользования и технологии), а также политики в области климата. В AR5 для разработки различных дальнейших сценариев уровней ПГ были использованы репрезентативные траектории концентрации (РТК). С их помощью были описаны четыре различных сценария выбросов парниковых газов и их концентрации в атмосфере, а также выбросов, загрязняющих атмосферу, и использования земель в XXI веке. РТК включают в себя строгий сценарий митигации (РТК 2.6), два промежуточных сценария (РТК 4.5 и РТК 6.0) и один сценарий с очень высоким уровнем выбросов парниковых газов (РТК 8.5). Сценарии без дополнительных усилий по ограничению выбросов («базовые сценарии») привели к траекториям, в диапазоне от РТК 6.0 до РТК 8.5) (рисунок 5.1.1). РТК 2.6 является образцом сценария, направленного на сохранение уровня потепления, не превышающего 2 ºС доиндустриальных температур.

Рисунок 5.1.1. Ежегодные выбросы диоксида углерода (СО<sub>2</sub>) в брутто-тоннах год-1, определяющие среднюю величину и диапазон для различных РТК.Рисунок 5.1.1. Ежегодные выбросы диоксида углерода (СО2) в брутто-тоннах год-1, определяющие среднюю величину и диапазон для различных РТК.

Многофакторные линии фактических данных обозначают сильную, последовательную, почти линейную зависимость между совокупными выбросами диоксида углерода (СО2) и прогнозируемыми глобальными температурными изменениями до 2100 г., касающиеся РТК и более широкого спектра сценариев митигации. На основании вариантов выбросов диоксида углерода (СО2) можно сделать следующий вывод: «с учетом всех сценариев выбросов, в XXI веке температура поверхности, вероятнее всего, будет повышаться. Вполне вероятно, что тепловые волны будут появляться все чаще и продолжаться все дольше, а экстремальное выпадение осадков станет более интенсивным и частым для многих областей. Нагревание и закисление океана продолжатся, а средний глобальный уровень моря будет повышаться.

Изменения средней приземной температуры воздуха в период с 2016 по 2035 гг. по отношению к периоду с 1986 по 2005 гг. аналогичны для всех четырех РТК и, вероятно, будут варьироваться в диапазоне от 0,3ºС до 0,7ºС (средняя достоверность) (рисунок 5.1.2). Предварительные расчеты велись без учета возможных крупных извержений вулканов и изменений в некоторых природных источниках (например, СН4 и N2O) или непредвиденных изменений в суммарной солнечной радиации. К середине XXI века выбор сценария выбросов начнет определять магнитуду прогнозируемого изменения климата.

Повышение средней глобальной приземной температуры к концу XXI века (2081–2100 гг.) относительно периода с 1986 по 2005 гг., вероятно, будет варьироваться в диапазоне от 0.3ºС до 1.7ºС при РТК 2,6, от 1,1ºС до 2,6ºС при РТК 4.5, от 1,4ºС до 3,1ºС при РТК 6.0 и от 2,6ºС до 4,8ºС при РТК 8.5. Согласно AR5, «Арктический регион будет продолжать нагреваться быстрее, чем весь мир в среднем».

Рисунок 5.1.2 Изменение средней глобальной приземной температуры (а) с 2006 по 2100 гг. согласно экспериментальной мульти-модели. Временные ряды проектирования и степень неопределенности (штриховка) представлены для сценариев РТК 2.6 (синий) и РТК 8.5 (красный). Среднее значение и связанные с ним неопределенности в период с 2081 по 2100 гг. представлены для всех сценариев РТК в виде цветных вертикальных полос в правой части панели. Указано количество моделей текущей (5) фазы совмещенной образцового проекта межсравнения (CMIP5), используемых для расчета усредненной мультимодели.Рисунок 5.1.2 Изменение средней глобальной приземной температуры (а) с 2006 по 2100 гг. согласно экспериментальной мульти-модели. Временные ряды проектирования и степень неопределенности (штриховка) представлены для сценариев РТК 2.6 (синий) и РТК 8.5 (красный). Среднее значение и связанные с ним неопределенности в период с 2081 по 2100 гг. представлены для всех сценариев РТК в виде цветных вертикальных полос в правой части панели. Указано количество моделей текущей (5) фазы совмещенной образцового проекта межсравнения (CMIP5), используемых для расчета усредненной мультимодели.

Рисунок 5.1.3 Среднегодовое изменение зональной температуры океана в период с 2081 по 2100 гг. относительно периода с 1986 по 2005 гг. по принудительному сценарию РТК 2.6 (слева), РТК 4.5 (в центре) и РТК 8.5 (справа). Штриховкой обозначены области, где изменение усредненной мультимодели меньше одного стандартного отклонения от внутренней нестабильности. Точечный рисунок указывает на те области, где изменение усредненной мультимодели превышает два стандартных отклонения от внутренней нестабильности и где, по меньшей мере, 90% моделей согласовываются в знаке изменения.Рисунок 5.1.3 Среднегодовое изменение зональной температуры океана в период с 2081 по 2100 гг. относительно периода с 1986 по 2005 гг. по принудительному сценарию РТК 2.6 (слева), РТК 4.5 (в центре) и РТК 8.5 (справа). Штриховкой обозначены области, где изменение усредненной мультимодели меньше одного стандартного отклонения от внутренней нестабильности. Точечный рисунок указывает на те области, где изменение усредненной мультимодели превышает два стандартных отклонения от внутренней нестабильности и где, по меньшей мере, 90% моделей согласовываются в знаке изменения.

На рисунке 5.1.3 представлена усредненная мультимодель проектирований среднезонального изменения температуры океана по трем сценариям выбросов. Различия в прогнозируемых изменениях температуры океана для различных РТК со временем становятся более отчетливыми. Подобно модели изменений температуры океана, наиболее значительное потепление наблюдается в нескольких сотнях метров самых верхних слоев субтропических круговоротов (Левитус и др., 2012). Потепление поверхности земли значительно варьируется в зависимости от сценария выбросов от, приблизительно, 1 ºС (РТК 2.6) до 3ºС и выше (РТК 8.5). Процесс смешения и адвекции постепенно переместят дополнительную высокую температуру на более глубокие уровни, достигающие 2000 метров (прогноз на конец XXI века). В зависимости от сценария выбросов, глобальное потепление океана от 0,5ºС (РТК 2.6) до 1,5 ºС (РТК 8.5) к концу XXI века приведет к увеличению глубины до 1 км. Данная цифра указывает на то, что при любом сценарии, температура воды будет повышаться в районах к северу от 75° с.ш.

В техническом резюме WG1 для AR5 было отмечено, что в течение XXI века морской ледовый покров в Арктике, вероятнее всего, будет продолжать уменьшаться и истончаться на протяжении всего года (рисунок 5.1.4).

Рисунок 5.1.4. Протяженность ледового периода в северном полушарии (СП) в сентябре в конце 20 века и в течение всего XXI века для сценариев РТК 2.6, РТК 4.5, РТК 6.0 и РТК 8.5 в моделях CMIP5, и соответствующие карты мультимодельных результатов продолжительности ледового периода в северном полушарии в сентябре в 2081-2100 гг. Во временных рядах количество моделей CMIP5 для расчета усредненной мультимодели представлено в виде подгрупп (в скобках). Временные ряды представлены в виде пятилетних скользящих средних. Прогнозируемая средняя протяженность ледового периода, наиболее точно воспроизводящая среднее состояние климата – в подгруппе моделей. Изменение морского ледового покрова в Арктике в период с 1979 по 2012 гг. обозначено сплошными линиями, направление от минимального к максимальному уровню в подгруппе заретушировано. Черным цветом (серая штриховка) обозначена смоделированная историческая эволюция. Усредненная мультимодель CMIP5 обозначена пунктиром. В картах усредненная мультимодель CMIP5 обозначена белым цветом, а результаты для подгрупп – серым. Заполненные участки обозначают средние величины за период с 2081 по 2100 гг., линиями обозначено среднее распространение морского льда в период с 1986 по 2005 гг. Наблюдаемое распространение морского льда обозначено розовым цветом, временные ряды в среднем за период с 1986 по 2005 гг. обозначены на карте розовой линией.Рисунок 5.1.4. Протяженность ледового периода в северном полушарии (СП) в сентябре в конце 20 века и в течение всего XXI века для сценариев РТК 2.6, РТК 4.5, РТК 6.0 и РТК 8.5 в моделях CMIP5, и соответствующие карты мультимодельных результатов продолжительности ледового периода в северном полушарии в сентябре в 2081-2100 гг. Во временных рядах количество моделей CMIP5 для расчета усредненной мультимодели представлено в виде подгрупп (в скобках). Временные ряды представлены в виде пятилетних скользящих средних. Прогнозируемая средняя протяженность ледового периода, наиболее точно воспроизводящая среднее состояние климата – в подгруппе моделей. Изменение морского ледового покрова в Арктике в период с 1979 по 2012 гг. обозначено сплошными линиями, направление от минимального к максимальному уровню в подгруппе заретушировано. Черным цветом (серая штриховка) обозначена смоделированная историческая эволюция. Усредненная мультимодель CMIP5 обозначена пунктиром. В картах усредненная мультимодель CMIP5 обозначена белым цветом, а результаты для подгрупп – серым. Заполненные участки обозначают средние величины за период с 2081 по 2100 гг., линиями обозначено среднее распространение морского льда в период с 1986 по 2005 гг. Наблюдаемое распространение морского льда обозначено розовым цветом, временные ряды в среднем за период с 1986 по 2005 гг. обозначены на карте розовой линией.

The CMIP5 multi-model projections give average reductions in Arctic sea-ice extent for 2081–2100 compared to 1986–2005 ranging from 8% for RCP2.6 to 34% for RCP8.5 in February and from 43% for RCP2.6 to 94% for RCP8.5 in September (medium confidence). A nearly ice-free Arctic Ocean (sea-ice extent less than 106 km2 for at least five consecutive years) in September before mid-century is likely under RCP8.5 (medium confidence), based on an assessment of a subset of models that most closely reproduce the climatological mean state and 1979–2012 trend for Arctic sea-ice cover. Some climate projections exhibit 5- to 10-year periods of sharp summer Arctic sea-ice decline — even steeper than observed over the last decade — and it is likely that such instances of rapid ice loss will occur in the future. There is little evidence in global climate models of a tipping point (or critical threshold) in the transition from a perennially ice-covered to a seasonally ice-free Arctic Ocean beyond which further sea ice loss is unstoppable and irreversible.

Figure 5.1.5. The mean anomalies of the surface air temperature for 2011–2030 (а, d), 2041–2060 (b, e) and 2080–2099 (c, f) by the end of the 21st Century for summer (а, b, c) and winter (e, f, g). The simulations were based on an ensemble of 31 CMIP5 models using RCP4.5 scenarios.Figure 5.1.5. The mean anomalies of the surface air temperature for 2011–2030 (а, d), 2041–2060 (b, e) and 2080–2099 (c, f) by the end of the 21st Century for summer (а, b, c) and winter (e, f, g). The simulations were based on an ensemble of 31 CMIP5 models using RCP4.5 scenarios.

Projections of future climate change – Barents Sea

Projections for future changing surface air temperature over Russia and marine areas including the Barents Sea (Figure 5.1.5) and precipitation (Figure 5.1.6) for 2011-2030, 2041-2060, and 2080-2099 appeared in the Second Assessment Report for Climate Change in Russia. In the Barents Sea, surface air temperature will increase more in winter (Figure 5.1.5 d, e, f) than in summer (а, b, c). For winter, maximum anomalies are situated between Svalbard and northern Novaya Zemlya for all periods and gradually increase from 2011-2030 (6-70C) to 2080-2099 (11-120C). In summer, the maximum anomaly area for 2080-2099 is situated in the central part of the Barents Sea and near the southern part of Novaya Zemlya, and the anomalies gradually increase from 2011-2030 (1-20C) to 2080-2099 (4-50C).

Precipitation is also projected to increase, being higher in winter (Figure 5.1.6 d, e, f) than in summer (а, b, c). For winter, maximum precipitation anomalies are situated between Svalbard and the southern coast of Russia for all periods and gradually increase from 2011-2030 (20-25%) to 2080-2099 (40-45%). For summer, maximum anomalies are situated in the northern Barents Sea and gradually increase from 2011-2030 (5-10%) to 2080-2099 (15-20%).

Figure 5.1.6. The mean precipitation anomaly (%) for 2011–2030 (а, d), 2041–2060 (b, e) and 2080–2099 (c, f) for summer (а, b, c) and winter (d, e, f) based on an ensemble of 31 CMIP5 models using RCP4.5 scenarios.Figure 5.1.6. The mean precipitation anomaly (%) for 2011–2030 (а, d), 2041–2060 (b, e) and 2080–2099 (c, f) for summer (а, b, c) and winter (d, e, f) based on an ensemble of 31 CMIP5 models using RCP4.5 scenarios.

Projections of future physical oceanographic conditions in the Barents Sea

A number of early projections of oceanographic conditions for the Barents Sea have been made. Furevik et al. (2002) suggested that by 2080, surface ocean temperatures will warm by 1° to 2°C, winter sea ice will almost disappear, Atlantic Water will spread farther eastward and northward, and the surface mixed-layer depth will increase due to stronger winds. Ellingsen et al. (2008) suggested that sea-ice coverage will decrease with the largest decline in summer and virtually ice-free summer conditions by 2059. A 25% increase in freshwater runoff to the Barents Sea and a peak spring discharge 2-3 weeks earlier than at present was projected by Dankers and Middelkoop (2008). In spite of this, an increase in future salinity has been predicted owing to higher salinities in the Atlantic Water inflows caused by higher evaporation in the tropics (Betke et al., 2006).

Huse and Ellingsen (2008) examined changes in the position of the Polar Front that separates the cold Arctic Water and warm Atlantic Water. The frontal position was projected not to change much in the western Barents, where it is tied to topographic features, but in the eastern Barents the front was projected to move farther north and east. In a more recent study by Wassmann et al. (2015), using a Regional Circulation Model (RCM) called SINMOD, it is suggested that the front may move all the way to the northern shelf break adjacent to the Arctic Ocean (Figure 5.1.7). This would result in much warmer waters, especially in the northern Barents Sea (Figure 5.1.7 A, C).

Рисунок 5.1.7 Среднее положение Полярного фронта в апреле. Фронтальная позиция обозначена границей между водами ниже -1ºС (синий) и выше +1ºС (красный) на панелях А и С. Кроме того, на данных панелях указан средний вектор течения на глубине 50 м. Общая первичная производительность для апреля представлена на панелях B и D. Период с 2000 по 2009 гг. изображен на А и В, период с 2090 по 2099 гг. – на C и D.Рисунок 5.1.7 Среднее положение Полярного фронта в апреле. Фронтальная позиция обозначена границей между водами ниже -1ºС (синий) и выше +1ºС (красный) на панелях А и С. Кроме того, на данных панелях указан средний вектор течения на глубине 50 м. Общая первичная производительность для апреля представлена на панелях B и D. Период с 2000 по 2009 гг. изображен на А и В, период с 2090 по 2099 гг. – на C и D.

Большая часть будущих климатических сценариев, разработанных для Баренцева моря, основана на низком пространственном разрешении (порядка 100 км) моделей общей циркуляции (МОЦ). В последние годы были разработаны региональные климатические модели (РКМ), основанные на более высоком пространственном разрешении (десятки километров). Для масштабирования результатов до региональной модели, основанной на РСМО (Региональной системе моделирования океана), Sandø et al. (2014) использовали два модели общей циркуляции: модель ГИС Океан-Атмосфера и модель НЦАИ CCSM3. Выбор данных моделей был обусловлен их способностью воссоздать условия морского льда в Баренцевом море (Overland and Wang, 2007). Результаты оценки сегодняшних условий в Баренцевом море настолько ограничены, что они, скорее, напоминают наблюдения, по сравнению с двумя МОЦ. Разница между ограниченными результатами двух моделей ниже, чем разница между двумя МОЦ. Тем не менее, будущие сценарии для двух моделей с ограниченными результатами значительно отличаются друг от друга. Ограничение с использованием модели НЦАИ привело к гораздо более высокой теплопередаче в Баренцевом море, а водные массы стали менее солевыми, по сравнению с моделью ГИС. Авторы пришли к выводу, что результаты РКМ во многом зависят от МОЦ, а следовательно, то, что будет происходить в Баренцевом море в условиях изменения климата, остается неопределенным. Один из подходов к преодолению зависимости от конкретного МОЦ должен использовать сокращение с использованием нескольких МОЦ, а затем определить среднее. Это должно обеспечить более точную оценку до тех пор, пока разброс результатов модели будет указывать на неопределенность в прогнозах. Кроме того, существует потребность в совмещении атмосферы и океана для региональных моделей, которые Sandø et al. (2014) не стали использовать при недавнем моделировании. В системе совмещенной модели всегда учитывается ответная реакция океана на изменения атмосферы. В несовмещенной системе данная ответная реакция не учитывается.

Тем не менее, очевидно, что в условиях изменения климата, температура в Баренцевом море будет повышаться в пределах 2–10 ºС, а количество морского льда будет значительно сокращаться и, возможно, достигнет критической отметки. Есть основания полагать, что, в связи с увеличением осадков и высоким уровнем стока пресной воды, соленость начнет уменьшаться. Пик паводка ожидается в начале года. Полярный фронт будет двигаться на северо-восток, атлантические воды будут преобладать над арктическими.

Недавние исследования позволили получить новые сведения относительно изменчивости климата Баренцева моря. Sando et al. (2014) использовали данные объединенной климатической модели NorESM1-M чтобы показать, что негативные изменения площади ледового покрова отражают основную тенденцию переноса тепла при освоении Баренцева моря. Они пришли к выводу, что океан оказывает более сильное влияние на изменение морского ледяного покрова, чем атмосфера. Smedsrud et al. (2013) пришли к аналогичному выводу. По их мнению, потеря ледяного покрова в Баренцевом море обусловлена большим количеством переносимого тепла в те районы, куда втекают воды Атлантического океана. Эти авторы также обнаружили, что корреляции между ледовитостью Баренцева моря и североатлантическими колебаниями весьма разнообразны, но остаются относительно низкими в течение длительного периода времени. Drinkwater et al. (2014) поддержали более ранние выводы о сильном Атлантическом многодесятилетнем колебании (АМК) как о индикаторе температур в Баренцевом море и изменчивости арктического морского льда. АМК происходит в течение 60–80 лет и, как полагается, связано с изменениями в меридиональной циркуляции перемешивания.


Будущие пищевые сети в Баренцевом море под влиянием климатических изменений

Известно, что упомянутые выше прогнозируемые изменения климата океана, окажут значительное влияние на организмы в Баренцевом море. Полное описание ожидаемых биологических реакций на физические изменения выходит за рамки данного доклада. Тем не менее, далее мы обозначим некоторые изменения, которые могут произойти.

Планктон

В сезонно покрытых льдами районах, где лед исчезнет или его количество значительно уменьшится под влиянием климатических изменений, годовая первичная производительность, предположительно, увеличится за счет более высоких уровней освещенности и расширенного вегетационного периода (Arrigo et al., 2008). Действительно, спутниковые снимки позволяют увидеть значительное увеличение в сетевой первичной производительности в Баренцевом море в период с 1998 по 2006 гг. (Mueter et al., 2009). Прогнозы на будущее немного отличаются с точки зрения увеличения общего количества первичной производительности в Баренцевом море. Ellingsen et al. (2008) предположили, что увеличение составило примерно 8% за последние 65 лет. В большинстве своем, изменения происходили в восточных и северо-восточных районах. Во время исследования реакции на изменение температуры от 2 ºС до 8 ºС в водах Баренцева моря, Slagstad et al. (2011) не обнаружили никаких существенных тенденций. С другой стороны, Skaret et al. (2014) прогнозируют увеличение до 36% к 2046–2064 гг. по сравнению с 1981–1999 гг., в основном, в северных и восточных районах. Столь отличающиеся результаты обусловлены различиями в определении модели и сценариев используемых парниковых газов. Причем не только первичная производительность находится под воздействием. Количество ледовых водорослевых сообществ будет уменьшаться при уменьшении морского льда. Кроме того, по сценарию теплого климата вероятно раннее цветение фитопланктона по причине стратификации плотности водной толщи (Ji et al., 2013).

Раннее таяние морского льда и последующее попадание ледовых водорослевых сообществ в толщу воды, в то время, когда поверхностные воды холодные, а темпы роста зоопланктона низкие, может привести к снижению количества зоопланктона и уменьшению выпаса, и, как результат, увеличению количества тонущего потока твердых частиц морского льда, превращающегося в осадки (Arrigo et al., 2008). Leu et al. (2011) нашли доказательства тому, что несоответствие между сроками ледохода и периодом роста Calanus glacialis привело к уменьшению их биомассы в 5 раз. Если адвекция теплых поверхностных вод в основном отвечает за раннее таяние морского льда, рост количества зоопланктона не может подвергаться негативному воздействию, а экспорт углерода может остаться низменным или даже уменьшиться (Arrigo et al.,2008). Предположительно, уменьшение морского ледяного покрова приводит к увеличению превосходства пелагически доминируемых экосистем над более типичными морскими водорослями бентосной экосистемы (Piepenburg, 2005). Такое переключение экосистем могло бы снизить вертикальный экспорт органического углерода и уменьшить пелагически-бентическое соединение, несмотря на общее увеличение продуктивности фитопланктона. Ellingsen et al. (2008) предположили, что в условиях изменения климата производительность атлантического зоопланктона, преимущественно Calanus finmarchicus может увеличиться примерно на 20% и распространиться дальше на восток, в то время как биомасса арктического зоопланктона значительно снизится (50%). В результате произойдет снижение производительности зоопланктона в Баренцевом море. Увеличение атлантических видов биомассы не сможет компенсировать потери арктического зоопланктона. Это приведет к общему снижению биомассы зоопланктона в Баренцевом море. Увеличение количества атлантического зоопланктона является результатом попадания через приток теплых вод Атлантического океана (Stenevik and Sundby, 2007) и большей интенсивности кругооборота под влиянием высоких температур (Tittensor et al. 2003) моря Лабрадор. Действительно, в течение последних лет, в северной части Баренцева моря наблюдается потеря арктических видов зоопланктона. Причиной тому служат повышение температуры и уменьшение площади ледяного покрова (Dalpadado et al., 2012).

Рыба, моллюски и ракообразные

Если повышение температуры и уменьшение количества морского льда приведет к увеличению продукции фитопланктона в Баренцевом море, произойдет и увеличение рыбных запасов. К примеру, исследования с помощью модели показывают, что высшее первичное производство имеет тенденцию к увеличению прироста популяции трески в Баренцевом море. (Svendsen et al., 2007). Drinkwater (2005) смоделировал реакцию на прирост популяции трески в районе Северной Атлантики, согласно сценариям будущего потепления, основанных на предыдущих реакциях на изменение температуры. В Баренцевом море он обнаружил увеличение прироста популяции трески по сравнению с текущим значением при увеличение температуры от 1º до 4º С. В сочетании с ожидаемыми высокими темпами роста произойдет увеличение общей биомассы трески в Баренцевом море, которое, в свою очередь, может привести в увеличению улова рыбы (Drinkwater, 2005; Stenevik and Sundby, 2007). Тем не менее, любое увеличение прироста и численности популяции трески будет зависеть от изменений вторичной продукции (зоопланктона), в частности веслоногих рачков – первичной добычи личинок трески. Ожидаемое увеличение численности рачков в Баренцево море в условиях будущего изменения климата (Ellingsen et al., 2008) подтверждает утверждение о том, что прирост популяции трески будет увеличиваться. Тем не менее, не все модели можно считать согласованными. Kristiansen et al. (2014) предположили, что прирост популяции трески начнет снижаться в 21 веке по причине снижения продукции зоопланктона.

Перемещение распределения трески на север и восток с возможностью попадания в Карское море (Drinkwater, 2005) под влиянием изменения климата предсказывалось и раньше (Loeng et al., 2005; Drinkwater, 2005; Stenevik and Sundby, 2007; Cheung et al., 2008). Подобные перемещения наблюдались и ранее, когда треска достигла исторического широтного максимума в Баренцевом море на континентальном шельфе Северного Ледовитого океана (Kjesbu et al.,2014). Кроме того, ожидается увеличение нереста трески в северных и, в меньшей степени, южных районах вдоль побережья Норвегии (Stenevik and Sundby, 2007; Sundby and Nakken, 2008). Распределение перемещения взрослых особей приведет к более высокому количественному соотношению трески в российских водах, хотя, из-за ожидаемого увеличения общей производительности, количество рыбы в норвежских и российских экономических зонах, как ожидается, увеличится. Это должно привести к увеличению улова в Норвегии и России в условиях изменения климата (Loeng et al., 2005; Stenevik and Sundby, 2007).

В Filin and Oganin (2008) сообщалось о количественном анализе реакции трески в Баренцевом море на будущие изменения климата, используя совмещенную модель «рыба-экосистема», которая учитывает трофические взаимодействия и воздействие окружающей среды. Их модель определяет треску в качестве хищника, а мойву и молодую треску кормовыми объектами. Результаты моделирования показали, что повышение температуры в Баренцевом море на 1º - 4º С приведет к увеличению количества трески и ее более раннему созреванию. Это окажет положительное влияние на общую производительность трески, но в тоже время, увеличатся случаи каннибализма.

While these possible changes for Atlantic cod under future warming are consistent with past observations, the actual response remains uncertain. Indeed, Drinkwater (2005) noted that improved understanding of the physiological and behavioural responses of cod to changes in environmental conditions, as well as the responses of other components of the marine ecosystem, are required for future cod projections. It is expected that cod growth rates will eventually decrease at very warm temperatures, and cod movements will be the result of complicated behavioural responses of individuals to multiple cues, gradients and variation in temperature, and fluctuations in stock abundance. Competitors and predators will also influence the response of the cod to climate change. For example, if Atlantic mackerel (Scomber scomberus) expand from the Norwegian Sea into the Barents Sea in substantial numbers, it could significantly reduce numbers of larval and juveniles cod through predation. It must be pointed out that the ultimate fate of cod will also depend upon fisheries and their management. A possible build-up in cod biomass in the Barents Sea will dependent greatly on fishing intensity (Drinkwater, 2005, 2009). Examining the effect of different management regimes on Norwegian cod fisheries in conjunction with climate change, Eide (2008) concluded that fishery management schemes will play a more significant role than climate change on future economic performance of the fishing industry in the Barents Sea.

Vikebø et al. (2007) исследовали потенциальное влияние сокращения термохалинной циркуляции (ТЦ) в Северной Атлантике на дрейф, рост и распределение личинок и мальков северо-восточной арктической трески. ТЦ перемещает теплую воду на север, где она охлаждается, понижается и возвращается в качестве глубокого течения воды. Используя региональную систему моделирования океана (РСМО), они ввели 3-кратный объем речного стока в северные моря и Северный Ледовитый океан, что привело к снижению интенсивности ТЦ на 35%. Данный показатель почти соответствует прогнозируемому (25%) в ТЦ на конец 21 века (МГЭИК, 2007). Vikebø et al. (2007) определили, что данные изменения приводят к сокращению количества молодой трески на востоке Баренцева моря и, одновременно, уменьшению размера трески по причине снижения температуры. Более молодые особи были перевезены в западную часть Шпицбергена, где кормовые условия значительно хуже, а выживаемость особей значительно ниже, чем в Баренцевом море. Это привело к общему увеличению смертности треки определенного возрастного класса. Возможно, некоторые молодые особы могли бы переместиться в воды Северного Ледовитого океана, но, скорее всего, выжить в данных условиях они не смогут.

Что касается изменения климата, треска является, пожалуй, наиболее изученным видом рыб, обитающих в Баренцевом море. Тем не менее, можно предположить, что изменение климата значительно повлияет и на другие виды рыб. Подобно треске, по причине потепления Баренцева моря, прочие виды рыб также переместятся дальше на восток и север (Drinkwater, 2005; Loeng et al., 2005; Stenevik and Sundby, 2007; Hop and Gjøsæter, 2013). Перемещение на восток сельди, путассу и, возможно, атлантической скумбрии, приведет, как ожидается, к новым взаимодействиям видов и потенциальным изменениям в структуре и функции экосистемы. К примеру, значительное количество скумбрии может сократить количество трески через истребление ее личинок и молодых особей. Количество особей путассу в Баренцевом море значительно увеличилось. Тем не менее, путассу до сих пор не стали существенной добычей для рыбоядных видов рыб (Dolgov et al., 2010). Под воздействием теплых температур и таяния льда, мойва переместилась на север (Ingvaldsen and Gjøsæter,2013). Cheung et al. (2009) предположили, что в Баренцевом море можно ожидать появление относительно большого количества инвазивных видов рыб, и последующего вымирания и видовых оборотов, связанных со смещением распределения. Ученые предполагают, что сайка является тем видом рыб, который исчезнет из Баренцева моря в течение последующих 30 лет по причине повышения температур и сокращения морского льда (Cheung et al.2008). Hop and Gjøsæter (2013) предполагают, что сайки, возможно, останутся в Баренцевом море, но при этом потеряют пагофильную часть жизненного цикла, а площадь их распространения в летний период значительно уменьшится. Ожидается, что изменение климата приведет к более высокой производительности и последующему увеличению улова пикши, сельди и других бореальных видов (Loeng et al., 2005). Вероятнее всего, в теплых условиях, популяция лосося будет увеличиваться в российских водах (Lajus et al.,2005), а также расширять границы территории обитания на север Шпицбергена. Eriksen et al. (2012) отметили недавнее увеличение количества медуз в Баренцевом море. Если температура продолжит повышаться, количество медуз увеличится.

Возможное воздействие на популяцию мойвы в условиях изменения климата были впервые исследованы Huse and Ellingsen (2008). Они применили комбинированную физическую и планктонную модель, в сочетании с повышением температуры, на основе сценария В2 МГЭИК. В дополнение к прогнозируемому дистрибутивному перемещению на север, во время кормления в летний период, новые нерестовые акватории мойвы будут появляться в районах, вблизи Новой Земли и, возможно, Восточного Шпицбергена. Нерест будет происходить в более ранние сроки. Возможность перемещения нерестилищ мойвы в районы, вблизи Новой Земли, была предсказана еще в прошлом веке Øiestad (1990).

Морские млекопитающие и птицы

Виды тюленей, которые размножаются и воспитывают свое потомство на кромке льда или вблизи ее, такие как кольчатые нерпы, будут испытывать потерю среды обитания в условиях изменения климата. Durner et al. (2009) предположили, что на арктических территориях, в XXI веке наиболее высокий показатель потери среды обитания в Баренцевом море для белого медведя составит 6,5% за десятилетие. Белые медведи, которые охотятся на тюленей у кромки льда, должны будут двигаться дальше на север в поисках добычи. Раннее весеннее вскрытие ледяного покрова и позднее осеннее замерзание льда вынудит белых медведей покинуть лед в начале весны. В случае если белые медведи останутся на прежнем месте, им придется иметь дело с нестабильной кромкой льда, что приведет к снижению общей упитанности медведей. В поисках пищи медведицам придется уходить на большие расстояния и оставлять медвежат на долгое время без присмотра (Stirling et al., 1999). Для комфортного существования моржей и китов необходима определенная толщина льда, в котором они могут создавать дыхательные отверстия. Возможно, уменьшение толщины льда благоприятно скажется на особях этих видов, но, в дальнейшем, моржам придется искать другие территории, где толщина льда сможет выдержать их массу в периоды лежки.

Отступление морского льда будет угрожать существованию полыней. Эти районы высокой производительности необходимы для привлечения большого количества морских птиц и морских млекопитающих. В Баренцевом море самые значимые полыньи находятся в проливах Стур-фьорд и Хинлопен в восточной части Шпицбергена и на юго-западе Земли Франца-Иосифа. Потеря полыней является результатом открытой воды, не появляющейся по причине смыкания окружающего льда. Однако, с изменением климата, потеря полыней будет являться результатом недостатка морского льда, необходимого для их формирования. Важность полыней для биоразнообразия и производительности в Баренцевом море не определена, поэтому влияние их исчезновения на биоразнообразие региона остается неопределенным.
Перемещение отдельных видов может иметь негативное влияние на морских птиц и млекопитающих, поскольку данный процесс может привести к истощению определенных разновидностей добычи. Рыба и морские птицы могут изменить свою область распространения в попытке найти подходящую добычу или адаптироваться к другим источникам питания. Это может привести к уменьшению величины прироста популяции. Как правило, птицы питаются на расстоянии, не превышающем 100 км от места их гнездовья. В будущем данный диапазон может быть расширен.

Необходимо отметить, что не только не только сами атмосферные и океанические климатические сценарии не имеют определенного характера, но и их влияние также не определено (IPCC, 2013; IPCC, 2014a, b; Howell et al., 2013). Кроме того, изменение климата является одним из наиболее глобальных изменений, которым подвергается морская среда. Другие проблемы, такие как рыболовство и закисление океана также имеют немаловажное значение и должны быть приняты во внимание при составлении прогнозов на будущее. Некоторые прогнозы были составлены на основе на анализе прошлой взаимосвязи климата и пищевых сетей. Тем не менее, Bogstad et al. (2013) отметили, что в будущем мы не сможем рассчитывать на то, что взаимосвязь климата и пищевых сетей останется неизменной, поскольку со временем многие из них изменятся. В ситуации, когда степень неопределенности высока, а возможность точного прогнозирования будущего отсутствует, необходимо разрабатывать стратегии управления, которые являются устойчивыми к непредвиденным изменениям в исходной динамике (Howell et al., 2013).