Що таке термоалінна циркуляція
Термохалінна циркуляція є важливою океанською течією для життя на Землі.
Відредагований і змінений розмір зображення Францу Флеріна доступне на Unsplash
Глобальна термохалінна циркуляція (КТГ), термосоленова або термохалінна циркуляція — це поняття, яке відноситься до руху океанічних вод через усі півкулі, що відповідає за потепління та охолодження певних регіонів. Слово «термохалін» походить від слова «термохалін», де префікс «термін» означає температуру, а суфікс «галіна» — сіль.
Основною причиною цього океанографічного явища є різницю в щільності океанічних течій, яка визначається кількістю солі та температурою води. З глобальним потеплінням і таненням полярних льодів концентрація солі зменшується, що може зупинити термохалінну циркуляцію.
- Що таке глобальне потепління?
Деякі вчені попереджають, що цей сценарій може стати катастрофічним для людства, якщо значно збільшити кількість сірководню (H2S) в океані та атмосфері. Цей газ з високим потенціалом пошкодження озонового шару був відповідальним за минулі масові вимирання. Зрозуміти:
- Що таке озоновий шар?
Як працює термохалінна циркуляція
В цілому в океані солона вода знаходиться на поверхні, оскільки вона тепліше, ніж вода з меншою кількістю солі. Ці дві області не змішуються, за винятком деяких особливих випадків, наприклад, у термохалінній циркуляції.
Планета Земля, що характеризується відмінностями широт, отримує більшу кількість сонячної енергії на екваторі, який є найближчою до Сонця областю. Таким чином, в цій зоні кількість випаровування морської води більша, що, як наслідок, викликає більшу концентрацію солі.
Іншим явищем, яке збільшує концентрацію солі в океані, є утворення льоду. Таким чином, як в регіонах з більшим випаровуванням морської води, так і в районах, де відбувається льодоутворення, спостерігається більша концентрація солі.
Частина, яка містить найбільшу концентрацію солі, щільніша за частину, яка містить найменшу солі. Таким чином, коли частина океану, яка містить більше солоності, стикається з частиною менш солоної, утворюється течія. Область з найвищою щільністю (з найвищою концентрацією солі) заковтується і занурюється областю з найменшою щільністю (з найменшою концентрацією солі). Це занурення створює дуже великий і повільний струм, який називається термохалінною циркуляцією.
Подивіться, як відбувається рух термоалінної циркуляції в анімації, створеній NASA, у відео нижче:Ця анімація показує один з основних регіонів, де відбувається відкачування морських течій, у північній частині Атлантичного океану навколо Гренландії, Ісландії та Північного моря. Поверхнева океанічна течія приносить нову воду в цей південноатлантичний регіон через Гольфстрім, а вода повертається в Південну Атлантику через Північноатлантичну глибоководну течію. Безперервний приплив теплої води в полярний океан Північної Атлантики утримує регіони навколо Ісландії та південної Гренландії практично вільними від морського льоду цілий рік.
Анімація також показує ще одну особливість глобальної циркуляції океану: Антарктичну циркумполярну течію. Регіон навколо 60 південної широти є єдиною частиною Землі, де океан може текти по всьому світу без землі на своєму шляху. У результаті поверхневі та глибокі води течуть із заходу на схід навколо Антарктиди. Цей циркумполярний рух з’єднує океани планети і дозволяє глибоководній циркуляції Атлантики посилитися в Індійському та Тихому океанах, а поверхневій циркуляції закритися з північним потоком в Атлантиці.
Колір світового океану на початку анімації відображає щільність поверхневої води, причому темні області є щільнішими, а світлі — менш щільними. У анімації рух прискорюється, щоб покращити розуміння явища. Але насправді цей рух дуже повільний, і його важко виміряти чи змоделювати.
Змінений розмір зображення Кетлін Міллер
Припинення термохалінної циркуляції може бути згубним
В останні два десятиліття в науковому співтоваристві зростає занепокоєння щодо припинення термоалінової циркуляції. З підвищенням глобальної температури крижані шапки Гренландії та арктичні регіони почали танути з загрозливою швидкістю. Арктика, яка містить близько 70% всієї прісної води на Землі, розбавляє концентрацію солі в океані.
Зменшення концентрації солі перериває потік струму, що створюється градієнтом щільності. Згідно з дослідженням, опублікованим в журналі Nature, з 1950-х років потік рідини з термохалінної циркуляції зменшився на 30%.
Цим уповільненням термохалінної циркуляції можна пояснити зниження температури в окремих регіонах. Хоча загальні глобальні температури підвищуються, відсутність теплих течій у природних регіонах призведе до зниження температури.
Але все ще залишається багато невизначеності щодо впливу струмів охолодження. Якщо температура трохи знизиться, вони можуть просто протидіяти наслідкам глобального потепління в таких регіонах, як Європа.
Це не означає, що решті світу так пощастить. У темніших умовах різке зниження термохалінної циркуляції може призвести до значного зниження температури. Якщо сповільнення продовжиться, Європа та інші регіони, які покладаються на термохалінну циркуляцію, щоб підтримувати досить теплий і м’який клімат, можуть чекати льодовикового періоду.
Більш тривожним результатом припинення термохалінної циркуляції є потенційна ініція безкисневої події - безкисневими водами є ділянки морської, прісної або підземної води, які збіднені розчиненим киснем і є більш серйозним станом гіпоксії.
Аноксичні події були пов’язані з порушенням океанічних течій і подіями глобального потепління в доісторичний період Землі. Оскільки океани стають все більш застійними, морське життя стає активнішим. Океанічні організми, такі як планктон, які не мають достатнього руху, щоб протидіяти течіям, мають можливість розмножуватися у великій кількості.
Зі збільшенням біомаси океану кількість кисню в океані починає падати. Життя в океанах потребує кисню, щоб вижити, але для багатьох організмів отримати кисень стає важко. Регіони з низьким вмістом кисню можуть перетворитися на мертві зони, в яких велика частина морського життя не може вижити.
Під час цих безкисневих подій у минулому Землі з океанів було вивільнено велику кількість сірководню. Цей шкідливий газ пов’язаний з масовим вимиранням, оскільки ссавці та рослини не можуть вижити з його присутністю в атмосфері.
Ті ж дослідники також продемонстрували, що викид цього газу пошкодив би озоновий шар. Цю теорію підтвердили записи скам’янілостей, які показали шрами, пов’язані з ультрафіолетовим (УФ) випромінюванням. Велика кількість ультрафіолетового випромінювання ще більше сприятиме вимирання наземних організмів. Людське життя, як ми його знаємо, в цих умовах навколишнього середовища буде неможливим.
Ще страшнішим фактом є те, що кожного разу, коли відбувалося масове вимирання та припинення термохаліну, на Землі були рекордні глобальні температури та високий рівень вуглецю в атмосфері. Під час пермсько-тріасового вимирання рівень вуглецю в атмосфері досяг 1000 ppm. Поточні концентрації становлять 411,97 ppm (часток на мільйон). Земля ще далека від досягнення катастрофічного рівня вуглецю, але це не привід відкидати це питання.
Потрібно розуміти, що як тільки термохалінна циркуляція припиняється, її не можна відновити, поки не пройде трохи менше мільйона років!
