北极雀

ENSO和大马哈鱼的关系

发布时间:2024/8/20 15:36:19   
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当我们在博客上讨论厄尔尼诺-南方涛动(简称“ENSO”)时,我们通常会从人类或物理角度来看待气候现象。我们发表了大量文章,讨论了ENSO在大气和海洋中的作用机制,以及ENSO如何从干旱、野火到洪水影响人类。(说真的,看看这个索引页面,它涵盖了迄今为止所有的ENSO博客帖子。)但ENSO不仅仅是物理学和人类!

因为,从一开始,ENSO就是一个关于海洋生物影响的故事。例如,如果不提及厄尔尼诺对秘鲁海岸或生态丰富的加拉帕戈斯群岛的鳀鱼渔业的影响,你就无法讲述厄尔尼诺的故事,我们在这里讲述了这个故事。

橙色的鲑鱼卵球。

西北渔业科学中心饲养的欧空局上市红鱼湖红眼鲑的卵被送回其原生的锯齿谷湖泊补充营养。资料来源:NOAA渔业西海岸

如果ENSO能影响赤道太平洋中部/东部数千英里以外的气候模式……为什么它不能影响该距离内的海洋生物?具体来说,它是否会影响北太平洋的一种标志性鱼类——三文鱼?简短回答:确实如此!幸运的是,读者,长时间的回答涉及与ENSO专家NateMantua博士就ENSO+三文鱼的所有问题进行的问答。

介绍美国国家海洋和大气管理局西南渔业科学中心的NateMantua博士,他是一名气候科学家……不,等等,他是海洋生物学家……等等,他……你知道吗,让我们问问Nate自己。

欢迎内特!第一个问题:

第一个问题:你是谁?你是因为研究ENSO和太平洋十年振荡(PDO)等大气候现象而成为气候科学家吗?或者你是一名海洋生物学家,因为你的工作重点是像鲑鱼这样的动物?或者你认为自己是所有事物的结合体,就像一个科学的变形金刚?

我经常听到这个问题。我的研究通常涉及多个学科,我记得一位资深科学家将我称为“边界扳手”。我的两个大学学位是大气科学,我在研究生生涯中学习了大气、海洋、流域、冰冻圈和生物圈的相互作用方式。三文鱼是我最喜欢的研究课题,也是我毕生的爱好,它们是大自然中最伟大的跨界动物之一。

从加利福尼亚到阿拉斯加不同种群的鲑鱼迁徙模式图,用不同的颜色线表示。

从加利福尼亚到阿拉斯加的西海岸特定种群的不同迁徙模式。根据NOAA渔业数据改编的NOAAClimate.gov图像。

我会诚实的。我对三文鱼不太了解。你能提供一些关于他们正常生命周期的基础知识吗?三文鱼对太平洋西北部的文化和经济有多重要?于

首先,三文鱼是冷水鱼。在北美,太平洋鲑的范围从下加利福尼亚州到阿拉斯加的北极河流。它们生长在北太平洋的亚北极水域,那里的水很冷(低于14摄氏度,或约57华氏度),食物网也很丰富。三文鱼是溯河产卵的,这意味着它们在淡水中产卵和繁殖,但会迁移到海洋中,在那里它们可以比大多数淡水栖息地更快地生长并达到更大的体型。鲑鱼的基本生命周期包括成鱼产卵、卵孵化和幼鱼在淡水溪流或湖泊中饲养一段时间。

鲑鱼从出生到死亡的生命周期。

北太平洋沿岸的人们和鲑鱼有着悠久的联系和相互依存的历史。近几十年来,当鲑鱼的淡水和河口栖息地被其他用途的土地和水所改变或阻断时,许多这种关系已经破裂。三文鱼种群在其历史范围内大幅下降,一些种群已经灭绝。由于大量三文鱼种群的减少,许多三文鱼渔业已经消失或现在受到严重限制。

在三文鱼仍然丰富的地方,它们是生态系统的关键物种。生产性三文鱼种群继续支持生存、体育和商业渔业以及以三文鱼为基础的养殖。游览太平洋西北部,你会看到随处可见的鲑鱼图片。作家蒂莫西·伊根(TimothyEgan)在其精彩的著作《好雨》(TheGoodRain)中说得最好,“太平洋西北部就是这样:(太平洋)三文鱼可以到达的任何地方。”

以北太平洋为中心的北半球全球风格地图,显示了拉尼娜冬季和厄尔尼诺冬季的气压异常和盛行风向

与有冬季(12月至2月)平均气压和风向的差异,有中度或强烈的拉尼娜(左)或厄尔尼诺(右)。中度和强烈是由厄尔尼诺3.4区域至少1摄氏度的异常(NOAA的海洋厄尔尼诺指数)定义的。毫巴的位势高度是指地球表面上方的高度,空气稀薄到足以使压力降低到毫巴。(表面上,平均值略高于毫巴)。高于平均高度(橙色)表示压力高于平均值;较低的高度(紫色)意味着压力低于平均值。NOAAClimate.gov图像基于NOAA物理科学实验室提供的数据。

那么,发生在数千英里之外的ENSO如何影响东北太平洋(或从陆地和分水岭的角度,太平洋西北部)的鲑鱼?

ENSO对北太平洋气候和东北太平洋的影响主要通过改变三文鱼赖以生存的冷水栖息地和水生食物网的质量和数量来影响三文鱼。更多的融雪和雨水径流改善了淡水栖息地,而更少的减少了栖息地。

厄尔尼诺冬季地球仪

由于厄尔尼诺现象使太平洋西北部的冬季更加温暖干燥,海岸附近的海洋更加温暖,因此对西海岸的三文鱼来说,这通常是个坏消息。厄尔尼诺冬季过后,通常会有较小的积雪和较少的冷水流入流域,这导致淡水栖息地退化。但同样的厄尔尼诺冬季通常会给阿拉斯加沿海地区带来更温和、更潮湿的冬季,融雪和雨水补给的径流更多,这对阿拉斯加的三文鱼来说通常是件好事(对阿拉斯加三文鱼来说,平均一年的气温已经够冷了)。

拉尼娜冬季地球仪

拉尼娜增强了热带太平洋的平均大气环流表面和高空风、降雨和气压模式。在邻近的美国,急流的平均位置向北移动。该国南部地区通常比平均水平更干燥、更温暖。NOAAClimate.gov图解。

然而,在拉尼娜冬季之后,横跨太平洋西北部大部分地区的哥伦比亚河流域的鲑鱼通常会受到水流的推动(雨水和雪径流),从而导致淡水栖息地越来越冷。另一方面,拉尼娜通常会给阿拉斯加沿海地区带来更冷、更干燥的冬季,融雪径流减少,从而减少了河流流量,缩短了淡水三文鱼栖息地本来就短暂的生长季节(因为阿拉斯加已经很冷)。

对于加利福尼亚州北部(大部分三文鱼河流所在地)来说,寒冷和潮湿的冬季/春季条件通常是加州三文鱼的最佳选择。尽管北加利福尼亚州的降水量与ENSO没有很好的相关性,但在-83年和-98年等厄尔尼诺冬季,北加利福尼亚州有异常的降雨和大量积雪,更潮湿的年份通常有利于加州鲑鱼的产卵、饲养和迁徙。但通常伴随着厄尔尼诺现象而来的加州洋流系统的变暖,对所有西海岸的三文鱼,包括加利福尼亚州的三文鱼来说,都是典型的不利因素。

幼年小麻鲑在河里游泳

幼年在岩石河流中游泳。资料来源:NOAA渔业西海岸

科学家是如何发现气候与三文鱼之间的联系的?

渔民是海洋及其所有情绪的敏锐观察者。由于厄尔尼诺现象经常给西海岸的气候和海洋生物带来巨大变化,他们早就意识到,一些更大的力量正在推动海洋条件和鱼类种群的变化。

正是在-58年的厄尔尼诺之后,科学界开始认识到气候、三文鱼和其他西海岸渔业之间的联系。Fiedler和Mantua():年,务实的海洋学家和气象学家聚集在一起,参加CalCOFI“年和年变化中的太平洋研讨会”,汇集了对整个太平洋物理和生物变化的观察结果[Sette和Isaacs,]。其中许多广泛的影响部分归因于热带太平洋厄尔尼诺现象和年开始的加利福尼亚洋流系统(CCS)的持续升温。他们总结道,“当地观测到的海洋条件、海洋动物群、渔业成功、天气等方面的变化,往往是在大片地区活动过程的明显结果。”尽管他们意识到必须涉及大气和海洋之间的相互作用,但当时并没有详细阐述因果机制。十年后,Bjerknes[]首次将ENSO描述为一种涉及整个热带太平洋海洋-大气反馈的现象,包括高纬度地区的影响。

关于ENSO,三文鱼教会了你什么?

三文鱼和其他海洋生物告诉我,ENSO在各种自然系统中根深蒂固,因为它影响着我们的自然环境,影响着野生动物不规律的活动。关于加拉帕戈斯达尔文雀类进化的科学是我所知的关于ENSO对进化影响的最有文献记载和最迷人的案例研究之一。但你可以在世界各地的许多渔业中找到ENSO影响的痕迹,而不仅仅是在太平洋。

雄性升麻鲑产卵,每种颜色不同

俄勒冈州海岸的“钩鼻”雄性升麻鲑,产卵期。信用NOAA渔业。

ENSO预测如何用于帮助三文鱼渔业管理?

了解到一场重大的厄尔尼诺或拉尼娜事件即将到来,甚至一场事件正在进行中,可以深入了解即将到来的水年和海洋年对许多西部流域、三文鱼种群和三文鱼渔业的影响。如果ENSO通知的气候预测能够转化为准确的供水预测,它将有助于西部高度发达的鲑鱼流域的栖息地管理,这些流域拥有大型水库、水电站项目、灌溉渠和防洪大坝。同样,对东北太平洋的状况进行准确预测,可以让渔业了解明年的渔业可能带来什么,因此它可能有助于季前计划。

气候变化是否影响ENSO和三文鱼之间的关系?

我想是的。三文鱼的捕获量和数量记录表明,阿拉斯加的大部分三文鱼渔业在年代受到厄尔尼诺事件(以及东北太平洋更普遍的温暖年份)的提振。这一模式在过去20年左右都没有保持下去,当时阿拉斯加的一些三文鱼种群和渔业在北太平洋海洋热浪中经历了长时间的低丰度(下文将在延长采访中详细介绍这一主题)。

雄性(前)和雌性(后)钢头,呈产卵色,银色带斑点黑点,腹部呈粉橙色

雄性(前)和雌性(后)钢头鱼的产卵颜色。资料来源:NOAA渔业

最后一个问题:如果你可以是任何类型的三文鱼,你会是什么物种?为什么?

我会成为一条钢头鳟鱼,这是我记忆中最喜欢的鱼。钢头鲑是太平洋鲑中数量最少的一种,也是种类最多的一种。它们分布在从下加利福尼亚州海岸到阿拉斯加半岛和堪察加半岛的溪流中。一些人进行了跨越整个北太平洋的海洋迁徙,而另一些人则只花了几个月的时间在其家乡附近食物丰富的沿海海洋中觅食。此外,与其他五种太平洋鲑不同,它们不一定会在产卵后死亡。对于我们这些喜欢钓鱼的人来说,它们是一种令人难以置信的运动鱼。



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