A globális klímaváltozás miatt nemcsak a szárazföldeken gyarapodnak a rekord magas hőmérsékletek és szokatlanul meleg időszakok, de ugyanez megfigyelhető az óceánokban is. Mára a nagy intenzitású tengeri hőhullámok gyakorisága 20-szorosára nőtt az iparosodás előtti időkhöz képest, amihez az ember okozta éghajlatváltozás jelentős mértékben hozzájárult. Modellszámítások szerint egy 3 °C-kal melegebb Földön 1-10 évente többször lehetnek olyan nagy tengeri hőhullámok, amelyek korábban jellemzően több száz vagy ezer évente csak egyszer fordultak elő. Ezek az események már ma is jelentős károkat okoznak a tengeri ökoszisztémákban, tömeges állománypusztulást, elvándorlást és az egész ökológiai rendszer átrendeződését előidézve. A halállomány megtizedelődése és a fajok elterjedési területének eltolódása – túlhalászattal és szennyezéssel kombinálva – az élelmiszerbiztonságot is fenyegeti - olvasható a Másfélfok cikkében.

A globális felmelegedés hatására az óceánok is gyorsuló ütemben melegednek, ugyanis a légköri többlet hő oroszlánrészét elnyelik. Az általánosan megfigyelhető melegedő tendencia mellett azonban – úgy, mint a légkörben – a szélsőségesen meleg időszakok, az ún. tengeri hőhullámok is egyre gyarapodnak: 1925 és 2016 között a tengeri hőhullámos napok évi száma világszerte 54%-kal nőtt, 1982 óta pedig megduplázódott az események gyakorisága. A tengeri hőhullámok – a légköri párjukhoz hasonlóan – szokatlanul magas vízfelszíni hőmérsékleteket jelentenek egy adott régióban.

Az elmúlt évek egyik legjelentősebb hőhulláma „Blob” (azaz „Folt”) néven híresült el, utalva a tengerfelszín-hőmérséklet-térképeken határozottan kirajzolódó meleg foltra a Csendes-óceán északkeleti térségében 2013 és 2015 között. Az átlagosnál melegebb vízben mérgező algavirágzás alakult ki, aminek hatására több kereskedelmi szempontból fontos halászterületet le kellett zárni. A táplálék csökkenésével a helyi lazac populációk drámaian visszaestek, és tömegével pusztultak el a tengeri madarak és fókák. Számos faj (pl. tonhal, tintahal, krill) elterjedési területe nagymértékben északabbra tolódott.

A Blob-hoz hasonló – valamivel kisebb skálájú, de lokálisan igen pusztító – nagy tengeri hőhullámok a többi óceáni medencében is előfordultak az elmúlt évtizedben, így felmerült a kérdés: vajon milyen mértékben tulajdonítható ez a klímaváltozás hatásának?

Az ezzel foglalkozó, a Science tudományos folyóiratban megjelent tanulmány szerint a műholdas tengerfelszín-hőmérséklet mérések kezdete óta (1981) több mint 30 000 hőhullám fordult elő, és ezek közül a 300 legnagyobb esemény átlagosan 1,5 millió km2-t érintett, 40 napig tartott és a hőmérsékleti csúcs idején 5 °C-kal volt magasabb a vízfelszín hőmérséklete a megszokottnál (de volt olyan eset is, ahol 16 °C-kal volt magasabb!). Azt is kimutatták, hogy

A kutatók az elmúlt évtized hét nagy hatású és jól dokumentált tengeri hőhullámának – köztük a Blob – előfordulási valószínűségét vizsgálták meg, hogy kiderítsék, azok kialakulásában mekkora szerepet játszott a klímaváltozás. Az iparosodás előtti időkben ezek a nagy intenzitású események rendkívül ritkák voltak, az észak-atlanti térségben több 100 – több 1000 évente egyszer fordultak elő, míg mindenhol máshol 10 000 évnél is ritkábban. Ehhez viszonyítva

Kivétel a 2011-es nyugat-ausztráliai nagy tengeri hőhullám, amit nem lehetett egyértelműen összekapcsolni a klímaváltozással, és a 2016-os déli-óceáni, amelynek előfordulási valószínűsége nem változott. Összességében

Számos tanulmány figyelmeztet, hogy az emelkedő üvegházgáz-kibocsátások miatt a jövőben várhatóan folytatódni fognak a már észlelt változások, sőt rosszabbodik a helyzet: az egyre erősödő klímaváltozás egyre gyakoribb, intenzívebb és hosszabb tengeri hőhullámokat fog eredményezni. A Science tanulmány szerzői azt is kiszámolták, hogy bizonyos mértékű globális felmelegedés esetén miként változik a vizsgált hét nagy tengeri hőhullám visszatérési ideje, vagyis milyen időközönként számíthatunk hasonló eseményekre. Eredményeik szerint

Kivétel ezalól a már említett nyugat-ausztráliai és a déli-óceáni nagy tengeri hőhullám, amelyeknél valamivel magasabb a visszatérési időszak.

A bolygó bizonyos területein még drámaibb képre számíthatunk: egy 3 °C-kal melegebb Földön a Csendes-óceán északkeleti része, az Atlanti-óceán délnyugati része és az Indo-Ausztrál-medence vízfelszín hőmérséklete gyakorlatilag egész évben meghaladhatja a tengeri hőhullám definiálásakor használt küszöbértéket, ami azt jelenti, hogy ezek a térségek lényegében folyamatos, szélsőséges hőhullámos állapotba kerülhetnek.

A tengeri hőhullámok már ma is jelentős károkat okoznak az ökoszisztémákban, szerte a világban a növény- és állatvilág tömeges pusztulását, az érzékenyebb fajok lokális kihalását, a fajok elterjedési területének szűkülését és eltolódását, s így az ökológiai rendszer funkcióinak sérülését, átrendeződését idézik elő.

A Nature Climate Change-ben megjelent tanulmány szerint azok a térségek kifejezetten sérülékenyek a szélsőséges hőmérsékletekkel szemben, ahol a fajok nagy hányada a hőmérsékleti tolerancia küszöbének felső határán van. Ilyen hely például a Csendes-óceán délnyugati szegmense és az Atlanti-óceán középnyugati része. Emellett azok a térségek is fokozott veszélynek vannak kitéve, ahol az éghajlati hatások mellett egyéb emberi tényezők – elsősorban a túlhalászat és szennyezés – is nyomást gyakorolnak az ökológiai rendszerekre. Ilyen terület az Atlanti-óceán középső és északkeleti része, valamint a Csendes-óceán északnyugati része.

A fajok hőtoleranciáját meghaladó hőmérsékletek a tengeri fű és moszat széleskörű pusztulását és a korallok kifehéredését eredményezik. Ezen kulcsfajok állományainak sérülése az egész ökoszisztémára negatív hatással van, szélsőséges esetben annak összeomlásához vezethet. A madarakat közvetetten befolyásolja a tenger hőmérséklete: ha elpusztul vagy elvándorol táplálékuk, éhen halnak.

A helyhez kötött fajok általában sérülékenyebbek, mint a mobilis és plankton fajok, valószínűleg azért, mert a mobilis fajoknak általában magasabb a hőtűrése, mint a kevésbé aktív vagy helyhez kötött élőlényeknek, valamint a mozgékonyabb fajok gyorsabban képesek helyet változtatni egy-egy esemény idején. Megfigyelték, hogy a már évtizedek óta melegedő óceánban a nagy hőhullámok tömeges vándorlást indítottak el, bizonyos fajok elterjedési tartományát több mint 100 km-rel eltolva a sarkvidéki hűvösebb vizek irányába.

A halállomány megtizedelődése és a fajok elterjedési területének eltolódása – túlhalászattal és szennyezéssel kombinálva – az élelmiszerbiztonságot is fenyegeti. A maradék tengeri erőforrásért folytatott versengés pedig az ökológiai rendszer további sérülését és geopolitikai konfliktusokat vetítenek előre. Ráadásul a tengeri fű és moszat alkotta vízalatti „erdők” (és az alattuk felhalmozódott üledékek) sérülésével azok jótékony szénelnyelő szerepe is elvész, tovább erősítve a globális felmelegedést.

Ha sikerülne a melegedés mértékét 1,5 vagy 2 °C-nál korlátozni (amit a világ országai elviekben vállaltak a Párizsi Megállapodásban), akkor a nagy tengeri hőhullámokkal sújtott területeknek még lenne némi esélye regenerálódni egy-egy esemény után, ugyanis így az intenzívebb események visszatérési ideje 5 és 20 év között alakulna. Ez még így is rendkívül káros lehet, de kevésbé rossz, mint a 3 °C-os globális melegedés esetén várható kvázi állandósuló tengeri hőhullámos állapot bizonyos térségekben.

Ahogy azonban arra az IPCC 1,5 fokról szóló tematikus jelentése rávilágított, 1,5 °C-os globális melegedés esetén a korallok akár 90%-át, míg 2 °C esetén gyakorlatilag az összes korallt végérvényesen elveszíthetjük. Ezért ahhoz, hogy minél több egészséges tengeri ökoszisztémát megőrizzünk és elkerüljük az állandósuló hőstresszt az óceáni medencékben, a globális üvegházgáz-kibocsátások azonnali és nagymértékű csökkentésére van szükség.

Ahhoz, hogy a már elkerülhetetlen tengeri hőhullámok hatását csökkentsük, a megfigyelő és korai figyelmeztető rendszerek (mint például a tengerfelszín hőmérsékletének szezonális és éves előrejelző rendszerei) fejlesztésére van szükség. Ezekre támaszkodva olyan megelőző intézkedéseket lehet kidolgozni, amelyekkel csökkenteni lehet az ökológiai rendszerekre nehezedő egyéb stressz-faktorokat. Az előrejelzések birtokában a halászati döntéshozók mérlegelhetnék, hogy mely területeken fogják vissza, illetve hagyják fel ideiglenesen a tevékenységüket.

Az előrejelzési módszerek egyelőre még gyerekcipőben járnak, ugyanis a tengeri hőhullámok kialakulási mechanizmusa még nem teljesen ismert. Kialakulásukban a lokális légkör-óceán kölcsönhatásokon túl az éghajlati rendszer nagyskálájú folyamatai, akár az egész bolygóra kiterjedő távkapcsolatai (pl. az El Niño–Déli Oszcilláció) is közrejátszanak. Ráadásul a felszín alatti dinamikáról nagyon keveset tudunk: friss mérések szerint, amit az óceán felszínén látunk, az talán csak a „jéghegy csúcsa”, ugyanis a hőhullámok akár erősebbek lehetnek a mélyebb rétegekben. Jelenleg nagyrészt statisztikai modellek segítségével végzik az elemzéseket a kutatók, de az áttörést várhatóan az egyre kifinomultabb – és mesterséges intelligenciával is felturbózott – dinamikus modellek (pl. az EU Copernicus Marine Service új projektje) hozzák majd meg.