Океани - ключова система змін клімату - klimareporter °
Потепління Світового океану, а разом з ним і підняття рівня моря триватиме протягом декількох століть, навіть якщо накопичення парникових газів в атмосфері негайно припиниться. Це лише свідчить про значення океанів для кліматичної системи. Також вчених турбують деякі інші зв’язки.
Через свої розміри океани відіграють ключову роль у зміні клімату - адже вони охоплюють понад 70 відсотків нашої планети. Наш океан знаходиться в постійній взаємодії з атмосферою.
Наприклад, Арктичний регіон різко змінюється і з високою швидкістю. В ході глобального потепління температура повітря біля землі в Арктиці підвищується щонайменше вдвічі більше, ніж за межами полярних регіонів. Це зменшує інтенсивність струменевого потоку на схід - це сильні вітри зі швидкістю від 200 до 500 кілометрів на годину в самій верхній тропосфері на висоті близько 10 000 метрів.
З цієї причини в кліматичних дослідженнях ведуться інтенсивні дискусії щодо того, чи впливають зміни клімату в Арктиці безпосередньо на погоду в середніх широтах. Передбачається, що уповільнення потоку струменя все частіше призведе до блокування погодних умов, наприклад, так званих омега-погодних умов.
Це може бути причиною збільшення екстремальних погодних явищ, які ми спостерігаємо вже деякий час. Характерними є тривалі, ненормальні впорскування теплого повітря з південних районів, які призводять до спекотних хвиль, таких як влітку 2018 року, або до тривалих періодів дощів з повенями, таких як у Франції у 2016 та 2018 роках.
Як прогріваються моря?
Середня річна глобальна температура на суші в останні роки становила близько 1,4 градуса і приблизно на 0,7 градуса вище середньої довгострокової величини минулого століття на поверхні моря. Через ефективне змішування води та її більшу теплоємність глобальне потепління морської поверхні менше, ніж у суші. Утеплені шари в морі зазвичай сягають глибини лише кілька сотень метрів.
Оскільки середня глибина океану становить 3800 метрів, потепління океанів - а разом з ним і розширення морської води та відповідне підвищення рівня моря - триватиме кілька століть, навіть якщо накопичення парникових газів в атмосфері негайно припиниться. Таким чином, обсяг морської води, який спостерігався дотепер, становить лише дуже малу частину від загального обсягу, який вже можна передбачити.
Наведені температури є загальносвітовими значеннями, але є значні регіональні відхилення - як в Арктиці, де температура біля землі підвищується вдвічі більше. Важливою причиною цього є зменшення морського крижаного покриву Північного Льодовитого океану. Оскільки вода темніша за лід, менше сонячної радіації відбивається, а океан зберігає більше тепла, особливо влітку.
Мори та кругообіг води
Світовий океан є рушійною силою водного кругообігу: на землі є близько 1500 кубічних кілометрів води - немислима кількість. Значна частина, близько 94 відсотків, знаходиться в морях. В атмосфері знаходиться лише 14000 кубічних кілометрів, що становить близько 0,001 відсотка. Щороку з морів випаровується близько 460 000 кубічних кілометрів. Циркуляція атмосфери транспортує 40 000 кубічних кілометрів цього на континенти, де можуть випасти дощі. Стільки ж води стікає назад у море.
Людині
Хосе Л. Лозан є автором книги "Попереджувальний клімат, що сигналізує: моря - зміни та ризики" і працює морським дослідником у Гамбургському університеті.
Глобальне потепління, ймовірно, призведе до посилення випаровування з океанів та посилення кругообігу води. Однак це ще не підтверджено наявними даними. Це може бути пов'язано з недостатньою кількістю вимірювальних серій та високою регіональною мінливістю опадів та випаровування. У будь-якому випадку, із потеплінням здатність атмосфери до поглинання водяної пари збільшується. Якщо температура підвищується на один градус, вона математично зростає на сім відсотків. У 2017 році глобальне потепління було вже близько 0,9 градусів порівняно з довгостроковим середнім значенням 20 століття.
Океани та кругообіг вуглецю
Як океани, так і біосфера на суші представляють важливі поглиначі СО2 у світовому вуглецевому кругообігу. У морській воді розчинено майже 40 000 гігатон вуглецю - майже в 50 разів більше, ніж 850 гігатон в атмосфері. Людська діяльність, особливо спалювання вугілля та нафти, щорічно виділяє близько 30 гігатон СО2. Приблизно чверть цього витрачається океанами, і така ж кількість зберігається в біосфері. Це означає: близько половини залишається в атмосфері.
Газообмін відбувається між атмосферою та найвищим шаром Світового океану. Через різницю парціального тиску СО2 океани поглинають СО2 з повітря. Чим холодніша вода, тим вища розчинність СО2. Обмін газу в майбутньому зменшиться, оскільки моря стануть теплішими, а різниця парціального тиску зменшиться.
Транспорт СО2 у глибокі шари води відбувається у глибоководних регіонах. Поглинений СО2 розподіляється в океанах течіями. Лише через століття СО2 витікає назад в атмосферу, головним чином, в областях, що підвищують рівень.
Океанічні течії надзвичайно важливі для нашого клімату
Оскільки сонячне випромінювання не надходить рівномірно до земної поверхні, існують холодні і теплі морські райони. Океанічні течії переносять тепло від тропічних до полярних областей і таким чином забезпечують збалансований клімат на землі. Без цього балансуючого ефекту, наприклад, в Європі був би інший клімат, і економічний розвиток на північ був би неможливим.
У всьому світі існує система океанічних течій, яку незграбно називають «циркуляцією термогалінів». Назва пов’язана з тим, що сила течій значною мірою залежить від густини води, яка є наслідком температури та солоності. Вітри також впливають на силу течій.
На рисунку показано світову циркуляцію термогаліну. В Атлантиці тепла вода (червона лінія) тече на північ від регіону Перської затоки. По дорозі солоність збільшується внаслідок випаровування і вода охолоджується. Це збільшує щільність, вода стає важчою і опускається вниз: створюється глибока вода. На середній глибині 2000 метрів вона тече назад на південь (синя лінія).
У світі є кілька таких областей глибоководного утворення (жовті кола). Транспорт теплої води в Північній Атлантиці відповідає за потепління Центральної та Північної Європи. Там це спричинює підвищення температури приблизно на десять градусів у порівнянні з іншими регіонами світу тієї ж географічної широти, такими як Канада. «Гольфстрім» або краще Північноатлантична течія кілька разів був нестабільним наприкінці останнього льодовикового періоду. У нинішньому голоцені Північноатлантична течія є більш стабільною.
Як все буде тривати і як вплив техногенних кліматичних змін вплине на ці чутливі океанічні течії у 21 столітті, важко передбачити. Наразі кліматичні дослідження припускали, що ймовірність того, що Північноатлантична течія відірветься, становить максимум десять відсотків. Якщо умови в районах глибоководного утворення змінюються, це може вплинути на течії.
У Північній Атлантиці збільшення кількості опадів та кількості талої води з льодовикового покриву Гренландії може призвести до зменшення щільності води та послабити утворення глибоких вод. Навпаки могло б статися, якщо вміст солі на поверхні моря збільшується через випаровування в субтропічній Атлантиці, а більш важка солона вода досягає області глибокого водотворення в Північній Атлантиці.