Что такое термоалиновая циркуляция
Термохалинная циркуляция - важнейшее океанское течение для жизни на Земле.
Отредактированное и измененное изображение Францу Флёрина доступно на Unsplash.
Глобальная термохалинная циркуляция (CTG), термосоленая или термохалинная циркуляция - это понятие, которое относится к движению океанических вод через все полушария, ответственному за потепление и охлаждение определенных регионов. Слово «термохалин» происходит от слова «термохалин», где приставка «термин» относится к температуре, а суффикс «галина» - к соли.
Это океанографическое явление является основной движущей силой разницы в плотности между океанскими течениями, которая определяется количеством соли и температурой воды. С глобальным потеплением и таянием полярных ледников концентрация соли снижается, что может остановить термохалинную циркуляцию.
- Что такое глобальное потепление?
Некоторые ученые предупреждают, что этот сценарий может иметь катастрофические последствия для человечества из-за значительного увеличения количества сероводорода (H2S) в океане и атмосфере. Этот газ с высоким потенциалом повреждения озонового слоя был ответственен за прошлые массовые вымирания. Понимать:
- Что такое озоновый слой?
Как работает термохалинное кровообращение
В целом в океане соленая вода находится на поверхности - она теплее, чем вода с меньшим содержанием соли. Эти два региона не смешиваются, за исключением некоторых особых случаев, таких как термохалинная циркуляция.
Планета Земля, характеризующаяся разницей в широтах, получает большее количество солнечной энергии на экваторе, который является регионом, ближайшим к Солнцу. Таким образом, в этой области больше испаряется морская вода, что, следовательно, вызывает большую концентрацию соли.
Еще одно явление, повышающее концентрацию соли в океане, - образование льда. Таким образом, как в регионах с большим испарением морской воды, так и в районах с образованием льда наблюдается большая концентрация соли.
Часть, содержащая наибольшую концентрацию соли, плотнее, чем часть, содержащая наименьшее количество соли. Таким образом, когда часть океана с большей соленостью вступает в контакт с частью с меньшей соленостью, образуется течение. Область с самой высокой плотностью (с самой высокой концентрацией соли) проглатывается и погружается в зону с самой низкой плотностью (с самой низкой концентрацией соли). Это погружение создает очень большое и медленное течение, называемое термохалинной циркуляцией.
Посмотрите, как происходит движение термоаллиновой циркуляции в анимации, сделанной НАСА, на видео ниже:На этой анимации показан один из основных регионов, где происходит перекачка морских течений, в северной части Атлантического океана вокруг Гренландии, Исландии и Северного моря. Поверхностное океаническое течение приносит новую воду в этот регион Южной Атлантики через Гольфстрим, а вода возвращается в Южную Атлантику через Североатлантическое глубоководное течение. Непрерывный приток теплой воды в полярный океан Северной Атлантики сохраняет районы вокруг Исландии и южной Гренландии практически свободными от морского льда круглый год.
Анимация также показывает еще одну особенность глобальной циркуляции океана: Антарктическое циркумполярное течение. Область около 60 южной широты - единственная часть Земли, где океан может течь через весь мир без земли на своем пути. В результате поверхностные и глубокие воды текут с запада на восток вокруг Антарктиды. Это циркумполярное движение соединяет океаны планеты и позволяет глубоководной циркуляции Атлантики увеличиваться в Индийском и Тихом океанах, а поверхностная циркуляция закрывается с направленным на север потоком в Атлантике.
Цвет мирового океана в начале анимации представляет плотность поверхностной воды, при этом темные области являются более плотными, а светлые области - менее плотными. В анимации движение ускоряется, чтобы лучше понять явление. Но на самом деле это движение очень медленное, и его сложно измерить или смоделировать.
Изображение с измененным размером, сделанное Кэтлин Миллер.
Прекращение термохалинной циркуляции может иметь катастрофические последствия.
В последние два десятилетия в научном сообществе растет беспокойство по поводу прекращения термальной циркуляции. По мере повышения глобальной температуры ледяные шапки и арктические регионы Гренландии начали таять с угрожающей скоростью. Арктика, в которой содержится около 70% всей пресной воды на Земле, снижает концентрацию соли в океане.
Уменьшение концентрации соли прерывает ток, создаваемый градиентом плотности. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, поток жидкости термохалинной циркуляции уменьшился на 30% с 1950-х годов.
Это замедление термохалинной циркуляции может объяснить снижение температуры в некоторых регионах. Хотя общие глобальные температуры повышаются, отсутствие теплых течений в естественных регионах приведет к более низким температурам.
Но все еще остается много неясностей относительно эффектов охлаждающих токов. Если температура немного упадет, они смогут просто противодействовать последствиям глобального потепления в таких регионах, как Европа.
Нельзя сказать, что остальному миру повезет. В более темных условиях резкое сокращение термохалинной циркуляции может привести к значительному падению температуры. Если замедление темпов роста продолжится, Европа и другие регионы, которые полагаются на термохалинную циркуляцию для поддержания умеренно теплого и мягкого климата, могут ожидать ледникового периода.
Более тревожным результатом прекращения термохалинной циркуляции является потенциальный запуск аноксического события: бескислородные воды - это участки морской, пресной или подземной воды, которые обеднены растворенным кислородом и представляют собой более серьезное состояние гипоксии.
Аноксические явления были связаны с нарушением океанских течений и событиями глобального потепления в доисторический период Земли. По мере того, как океаны становятся более застойными, морская жизнь становится более активной. Океанические организмы, такие как планктон, которые не имеют достаточного движения, чтобы противодействовать течениям, имеют возможность размножаться в больших количествах.
По мере увеличения биомассы океана количество кислорода в океане начинает падать. Жизнь в океанах нуждается в кислороде, чтобы выжить, но для многих организмов получение кислорода затруднено. Регионы с низким содержанием кислорода могут превратиться в мертвые зоны, районы, в которых большая часть морской жизни не может выжить.
Во время этих бескислородных явлений в прошлом Земли из океанов было выпущено большое количество сероводорода. Этот вредный газ связан с массовым вымиранием, поскольку млекопитающие и растения не могут выжить из-за его присутствия в атмосфере.
Те же исследователи также продемонстрировали, что выброс этого газа повредил бы озоновый слой. Эта теория была подтверждена записями окаменелостей, которые показали шрамы, связанные с ультрафиолетовым (УФ) излучением. Огромное количество ультрафиолетового излучения будет способствовать дальнейшему исчезновению наземных организмов. Человеческая жизнь, какой мы ее знаем, в этих условиях окружающей среды будет невозможна.
Еще более пугающим фактом является то, что каждый раз, когда происходило массовое вымирание и прекращение термохалина, на Земле наблюдались рекордные глобальные температуры и высокий уровень углерода в атмосфере. Во время пермско-триасового вымирания уровень углерода в атмосфере достиг 1000 ppm. Текущие концентрации составляют 411,97 частей на миллион (частей на миллион). Земля все еще далека от катастрофического уровня углерода, но это не повод отказываться от этого вопроса.
Необходимо понимать, что после прекращения термохалинной циркуляции ее нельзя возобновить, пока не пройдет чуть менее миллиона лет!
