2022-09-29 11:54:36

是什么导致了世界上最大规模的红树林死亡?月球轨道的摆动是部分原因

Aerial view of dead mangroves

2015年夏天,4000万棵红树林死于干渴。在澳大利亚卡彭塔利亚湾长达1000公里的海岸线上,这是有记录以来世界上最大的一次大规模的珊瑚灭绝,杀死了丰富的红树林。

问题是,为什么?上个月,科学家们发现了一个罪魁祸首:强烈的厄尔尼诺现象Niño,它导致海平面暂时下降。在异常干燥的早期季风季节,依靠潮汐覆盖根部的红树林处于高位而干燥。

情况下关闭。或者是吗?虽然证据清楚地暗示了厄尔Niño,但我们发现这个气候周期有一个非常大的帮凶:月球。

在我们今天发布的研究中,我们绘制了过去40年红树林覆盖的扩张和收缩的地图,并发现了明确的证据,表明月球轨道的摆动产生了影响。

我们的地图还显示,整个大陆的红树林都在扩张,树冠也在变厚,这很可能是由于二氧化碳水平升高造成的。卡彭塔利亚湾的红树林枯梢事件虽然壮观,但完全是自然发生的。

2016年4月,作者在昆士兰北部考察红树枯梢病。

有什么线索泄露了月球的作用?

在像2015年这样的Niño厄尔尼诺周期中,澳大利亚和西太平洋其他国家的海平面会下降。

但是这些气候循环影响着整个印澳地区。如果El Niño是主要原因,那么其他地方的红树林也应该受到影响。但这些生活在潮坪上的灌木和树木的死亡主要集中在卡彭塔利亚湾。在经历全面涨潮的海岸线上,死亡率最高。相比之下,红树林在河口的潮汐极限处继续茁壮成长,深入到洪水泛滥平原,那里应该是气候影响最强烈的地方。

这就是月球的作用,尤其是“月球摆动”。早在1728年,天文学家就注意到月球绕地球运行的平面并不是固定的。相反,它上下摆动,有点像一枚开始减速的旋转硬币。

当我们绘制过去40年澳大利亚红树林的范围和分布地图时,我们发现了月球摆动正在起作用的明显迹象。这个18.6年的轨道周期被证明是澳大利亚大部分海岸线附近红树林树冠扩张和收缩的主要原因,也解释了卡彭塔利亚湾红树林死亡的模式。

你可能想知道为什么摆动对红树林的生死有如此大的影响。潮汐。这种摆动改变了月球引力对世界海洋的引力,因此,9.3年后,异常高的潮汐期之后会出现异常低的潮汐。

moon over sea
月球对潮汐的影响因其轨道的摆动而异。

美国国家航空航天局的科学家们的研究表明,这种循环很可能会在21世纪30年代初导致大规模的沿海洪水,因为极端的涨潮与加速的海平面上升相遇。

从上面可以清楚地看到月亮-红树林的循环。当我们绘制西北和西澳大利亚浓密红树林的变化地图时,我们看到封闭树冠的清晰峰值——在那里红树林的树叶和树枝变厚,覆盖了80%以上的地面——与月球周期的最高潮汐期相吻合。

当潮汐达到最高点时,海水会淹没红树林并带来营养,从而加速生长。这些时期可能会影响到数千平方公里红树林储存蓝碳的数量。

但当潮水降到最低的时候,红树林无法获得所需的水。2015-2016年期间,月球的摆动缩小了卡彭塔利亚湾的潮汐范围——估计足以使潮汐减少40厘米。1998年和1982年早期的红树林枯梢事件也与这些波谷相吻合。

2015年,在厄尔Niño的影响下,澳大利亚北部海岸线的潮汐进一步下降,厄尔Niño将海水转移到东太平洋。在卡彭塔利亚湾,月亮和气候循环重叠的结果是红树林大量死亡。

figure
在澳大利亚西北部和西部的封闭树冠红树林覆盖跟踪18.6年振荡潮汐范围由月球摆动。CC,

我们面临的一个挑战是区分厄尔Niño和月球摆动的影响,因为它们往往发生在西太平洋的同一时期。一些科学家甚至认为,月球的摆动可能导致强烈的厄尔Niño事件。

为了梳理出这两个原因,我们依靠月球摆动的一个怪癖——和海岸线的一个怪癖。

在每天两次涨潮(半日涨潮)和每天一次涨潮(日涨潮)的海岸线之间,月球摆动的涨潮和低潮的时间是相反的。

卡彭塔利亚湾是澳大利亚为数不多的每天有潮汐的海岸线之一。大多数其他海岸线每天有两次涨潮。综合起来,这意味着在2015年,半昼夜海岸线的潮汐比平时大,而罕见的昼夜海岸线,如墨西哥湾沿岸的海岸线,潮汐比平时小。

这就解释了为什么卡彭塔利亚湾附近的半日制海岸线上的红树林在2015- 2016年夏天得以幸免。

mangroves
健康的红树林依靠潮汐淹没来获得海水和营养。CC,

靠近墨西哥湾的北部海岸线正处于18.6年周期的大潮、高产阶段,因此免受厄尔Niño的影响。在卡彭塔利亚湾的白天,月亮摆动周期的小潮相与厄尔Niño相结合。较低的海平面和较低的潮差将红树林推到了边缘。

有趣的是,尽管有厄尔Niño,红树林仍然在海湾河流的潮汐头附近生长,因为月球摆动的影响在上游不太明显。

这对红树林来说是个好消息。我们现在知道,像厄尔Niño这样的短期自然气候周期本身不可能导致大面积的红树林死亡。当它与月球摆动带来的低潮同时出现时,我们可以预测到危险的时刻。

尽管红树林在适应海平面上升的世界中仍面临着不确定的未来,但我们可以将2015年的大规模死亡归咎于“自然原因”。