Marine heat waves detection in climate warming seas: their evolution in the NW Mediterranean sea

Abstract

[ES]El aumento extremo y prolongado de la temperatura del mar, una ola de calor marina (MHW), se detecta por comparación con los valores históricos en cada localización y época del año. Así, el correcto establecimiento de los valores de referencia es una tarea clave en la detección de MHW. Al comparar diferentes épocas es necesario considerar dos contribuciones a la evolución de los episodios extremos: la tendencia subyacente de la temperatura y los cambios súbitos de la misma. Siguiendo la definición de Hobday (2016), comparamos las MHW detectadas en caso de corregir o no la tendencia climatológica en la definición de los valores de referencia. Para ello empleamos 38 años de temperatura superficial del mar Mediterráneo proporcionados por el servicio Copernicus. El trabajo se centra alrededor de la reserva marina de las islas Columbretes, donde existe una estación costera de medición de la temperatura del mar integrada en la red T-MedNet. Esto permite vislumbrar el efecto a diferentes profundidades aunque con series temporales más cortas. El resultado es que no corregir la tendencia al definir la referencia subestima el número de eventos detectados en los primeros años de la serie y los sobreestima en los últimos, independientemente de la longitud de la serie. La influencia del cambio climático en la alteración de los ecosistemas marinos debido a las MHW no parece deberse al incremento en la frecuencia de las mismas, sino a que éstas tienen lugar en un mar cada vez más caliente, actuando sobre sistema biológicos con mayor estrés térmico.

[EN]Extreme and prolonged increases in the sea temperature, a marine heatwave (MHW), are detected by comparison with historical values at each location and time of year. Thus, the correct estimation of reference values is key in detecting marine heatwaves. In temporally separated epochs comparison, it is necessary to consider two contributions to the evolution of extreme events: the underlying trend in temperature and its sudden changes. Following the definition of Hobday (2016), we compare the detected MHW in case of correcting or not the climatological trend in the definition of the reference values. We use 38 years of the surface temperature of the Mediterranean Sea provided by the Copernicus service. This work is centered around the Columbretes Islands marine reserve, where there is a coastal sea temperature measurement station integrated into the T-MedNet network. This allows us to have a glimpse of the effect at different depths but with shorter time series. The results show that if the long-term trend is not removed from the reference, then the number of events is underestimated in the first years of the series and overestimated in the last ones regardless of the length of the series. The influence of climate change on the alteration of marine ecosystems caused by the MHWs does not seem to be caused by the increased frequency of MHWs, but rather by the fact that the MHWs take place in an increasingly hot sea, acting on biological systems having greater thermal stress.