Czym jest krążenie termoalinowe

Cyrkulacja termoalinowa to prąd oceaniczny niezbędny do życia na Ziemi

cyrkulacja termoalinowa

Zmieniony i zmieniony rozmiar obrazu Frantzou Fleurine jest dostępny na Unsplash

Globalna cyrkulacja termoalinowa (CTG), termosalina lub cyrkulacja termohalinowa, to koncepcja odnosząca się do ruchu wód oceanicznych przez wszystkie półkule, odpowiedzialnych za ogrzewanie i chłodzenie niektórych regionów. Słowo „termoalina” pochodzi od słowa „termohalina”, w którym przedrostek „termin” odnosi się do temperatury, a przyrostek „halina” odnosi się do soli.

Głównym motorem tego zjawiska oceanograficznego jest różnica gęstości między prądami morskimi - determinowana ilością soli i temperaturą wody. Wraz z globalnym ociepleniem i topnieniem polarnych czap lodowych stężenie soli spada, co może spowodować zatrzymanie cyrkulacji termoalinowej.

  • Co to jest globalne ocieplenie?

Niektórzy naukowcy ostrzegają, że ten scenariusz może być katastrofalny dla ludzkości ze względu na znaczne zwiększenie ilości siarkowodoru (H2S) w oceanie i atmosferze. Gaz ten, z dużym potencjałem uszkodzenia warstwy ozonowej, był odpowiedzialny za masowe wymieranie w przeszłości. Rozumiesz:

  • Co to jest warstwa ozonowa?

Jak działa krążenie termoalinowe

W całym oceanie na powierzchni jest woda słona - ponieważ jest cieplejsza niż woda o mniejszej zawartości soli. Te dwa obszary nie mieszają się, z wyjątkiem niektórych szczególnych przypadków, jak w przypadku cyrkulacji termoalinowej.

Planeta Ziemia, charakteryzująca się różnicami równoleżnikowymi, otrzymuje większą ilość energii słonecznej na równiku, który jest regionem najbliższym Słońca. Stąd na tym obszarze ilość parowania wody morskiej jest większa, co w konsekwencji powoduje większe stężenie soli.

Kolejnym zjawiskiem, które zwiększa stężenie soli w oceanie, jest tworzenie się lodu. Stąd zarówno w rejonach o największym parowaniu wody morskiej, jak i na obszarach, gdzie występuje tworzenie się lodu, występuje większe stężenie soli.

Część zawierająca najwyższe stężenie soli jest gęstsza niż część zawierająca najmniej soli. Tak więc, gdy część oceanu o wyższym zasoleniu zetknie się z częścią o niższym zasoleniu, powstaje prąd. Rejon o największej gęstości (z najwyższym stężeniem soli) jest połykany i zanurzany przez region o najmniejszej gęstości (o najniższym stężeniu soli). To zanurzenie wytwarza bardzo duży i powolny prąd, zwany cyrkulacją termoalinową.

Sprawdź, jak zachodzi ruch cyrkulacji termoaliny w animacji wykonanej przez NASA na poniższym filmie:

Ta animacja przedstawia jeden z głównych regionów, w których pompowany jest prąd morski, na północnym Atlantyku wokół Grenlandii, Islandii i Morza Północnego. Prąd powierzchniowy dostarcza nową wodę do tego regionu południowego Atlantyku przez Prąd Zatokowy, a woda wraca na południowy Atlantyk przez strumień Deep Water North Atlantic. Ciągły dopływ gorącej wody do oceanu polarnego Północnego Atlantyku sprawia, że ​​regiony wokół Islandii i południowej Grenlandii są praktycznie wolne od lodu morskiego przez cały rok.

Animacja przedstawia także inną cechę globalnej cyrkulacji oceanicznej: Antarktyczny Prąd Okołobiegunowy. Region około 60 szerokości geograficznej południowej to jedyna część Ziemi, w której ocean może przepływać przez świat bez lądu po drodze. W rezultacie wody powierzchniowe i głębokie przepływają z zachodu na wschód wokół Antarktydy. Ten ruch okołobiegunowy łączy oceany planety i umożliwia cyrkulację głębokich wód Atlantyku w oceanach indyjskich i Pacyfiku oraz zamknięcie cyrkulacji powierzchniowej z przepływem na północ w Atlantyku.

Kolor światowego oceanu na początku animacji przedstawia gęstość wód powierzchniowych, przy czym ciemne regiony są bardziej gęste, a jasne regiony mniej gęste. W animacji ruch jest przyspieszany, aby lepiej zrozumieć zjawisko. Ale w rzeczywistości ten ruch jest bardzo powolny i trudno go zmierzyć lub zasymulować.

termoalina

Zmieniono rozmiar obrazu Kathleen Miller

Zaprzestanie krążenia termoalinowego może być katastrofalne

W ostatnich dwóch dziesięcioleciach społeczność naukowa coraz bardziej niepokoi się zaprzestaniem cyrkulacji termo-zasadowej. W miarę wzrostu globalnych temperatur czapy lodowe Grenlandii i regiony arktyczne zaczęły topnieć w zastraszającym tempie. Arktyka, która zawiera około 70% całej słodkiej wody na Ziemi, osłabia stężenie soli w oceanie.

Spadek stężenia soli przerywa przepływ prądu generowanego przez gradient gęstości. Według badań opublikowanych w czasopiśmie Nature, przepływ netto cyrkulacji termoaliny zmniejszył się o 30% od lat pięćdziesiątych XX wieku.

To spowolnienie cyrkulacji termoalinowej może wyjaśniać spadek temperatur w niektórych regionach. Chociaż ogólne globalne temperatury rosną, brak gorących prądów w naturalnie występujących regionach spowoduje obniżenie temperatur.

Ale nadal istnieje wiele niepewności co do skutków prądów chłodzących. Jeśli temperatura trochę spadnie, mogą po prostu przeciwdziałać skutkom globalnego ocieplenia w regionach takich jak Europa.

Nie oznacza to, że reszta świata będzie miała tyle szczęścia. W ciemniejszym scenariuszu drastyczne zmniejszenie cyrkulacji termoaliny może spowodować znaczny spadek temperatury. Jeśli spowolnienie będzie się utrzymywało, Europa i inne regiony, które są zależne od cyrkulacji termo-minerałów, aby utrzymać umiarkowanie ciepły i łagodny klimat, mogą spodziewać się epoki lodowcowej.

Bardziej niepokojącym skutkiem zaprzestania cyrkulacji termoaliny jest potencjalny wyzwalacz zdarzenia beztlenowego - wody beztlenowe to obszary wody morskiej, słodkiej lub gruntowej, które są pozbawione rozpuszczonego tlenu i są poważniejszym stanem niedotlenienia.

Zjawiska anoksyczne są związane z zakłóceniami prądów oceanicznych i globalnym ociepleniem w prehistorycznym okresie Ziemi. Wraz ze stagnacją oceanów życie morskie staje się bardziej aktywne. Organizmy oceaniczne, takie jak plankton, które nie mają wystarczających ruchów, aby przeciwdziałać prądom, mają możliwość rozmnażania się w dużych ilościach.

Wraz ze wzrostem biomasy oceanu ilość tlenu w oceanie zaczyna spadać. Życie w oceanach potrzebuje tlenu, aby przetrwać, ale w przypadku wielu organizmów uzyskanie tlenu jest trudne. Regiony o niskiej zawartości tlenu mogą przekształcić się w martwe strefy, obszary, w których większość organizmów morskich nie może przetrwać.

Podczas tych beztlenowych wydarzeń w przeszłości Ziemi z oceanów uwolniono duże ilości siarkowodoru. Ten szkodliwy gaz wiąże się z masowym wymieraniem, ponieważ ssaki i rośliny nie mogą przetrwać z jego obecnością w atmosferze.

Ci sami badacze wykazali również, że uwolnienie się tego gazu mogłoby uszkodzić warstwę ozonową. Teoria ta została poparta zapisami kopalnymi, które wykazały blizny związane z promieniowaniem ultrafioletowym (UV). Ogromne ilości promieniowania UV dodatkowo ułatwiłyby wyginięcie organizmów lądowych. Życie ludzkie, jakie znamy, w tych warunkach środowiskowych będzie niemożliwe.

Jeszcze bardziej przerażające jest to, że ilekroć dochodziło do masowego wyginięcia i zaniku termoaliny, Ziemia miała rekordowe globalne temperatury i wysoki poziom węgla w atmosferze. Podczas wymierania permu i triasu poziomy węgla w atmosferze osiągnęły 1000 ppm. Obecne stężenia są na poziomie 411,97 ppm (części na milion). Ziemia wciąż jest daleko od osiągnięcia katastrofalnych poziomów węgla, ale to nie jest powód, aby pozwolić tej sprawie odejść.

Należy zrozumieć, że po zatrzymaniu krążenia termoalinowego nie można go wznowić bez upływu niewiele mniej niż miliona lat!