Wpływ globalnego ocieplenia na cyrkulację oceaniczną

Encyklopedia Klimatologiczna ESPERE. Skrót od angielskich słów:
ENVIRONMENTAL SCIENCE PUBLISHED FOR EVERYBODY ROUND THE EARTH
ENCYKLOPEDIA ESPERE - menu główne (rozwiń)
Dział: Oceany. Poziom zaawansowany.
dział OCEANY: ZAAWANSOWANE - menu (rozwiń)

Wpływ globalnego ocieplenia na cyrkulację oceaniczną

Globalne ocieplenie wywiera zróżnicowany wpływ na ocean. Wiemy, że dwutlenek węgla lepiej rozpuszcza się w zimnej niż w ciepłej, zatem podwyższenie temperatury spowoduje, że oceany będą pochłaniać mniej dwutlenku węgla niż obecnie, a to w rezultacie spowoduje wzmocnienie efektu cieplarnianego. Wyższe temperatury spowodują także większy dopływy wody słodkiej do oceanów, w obszarach położonych w wysokich szerokościach geograficznych. Modele komputerowe sugerują, że pochodzić ona będzie ze zwiększonych opadów deszczu w średnich i wysokich szerokościach geograficznych oraz z topnienia pokrywy lodowej. Wyższym wartościom temperatury towarzyszyć będzie, zgodnie z prawami fizyki, zwiększanie się objętości wody, co w powiązaniu z dodatkowymi jej dostawami do oceanu związanymi z topnieniem lodu, spowoduje podniesienie poziomu morza i w efekcie tego powodzie.

Dostawy słodkiej wody do oceanu mają duży wpływ na cyrkulację oceaniczną, gdyż od nich zależy gęstość wody morskiej i co za tym idzie, zdolność do opadania w kierunku dna oceanu po osiągnięciu niższej temperatury. Jeśli woda jest zbyt słodka, to jej oziębienie nie spowoduje osiągnięcia gęstości na tyle dużej, aby mogła ona przemieścić się w głąb. Jeśli woda nie opada ku dnu w wysokich szerokościach geograficznych, to Prąd Zatokowy (Golfstrom) jest napędzany tylko przy pomocy siły wiatru, przez co zmniejsza się intensywność cyrkulacji wody w oceanach.

Niektóre dane geologiczne świadczą o tym, że w przeszłości cyrkulacja termohalinowa przez pewein czas nie występowała. Ocieplenie pod koniec Epoki Lodowcowej około 15 000 lat temu spowodowało stopienie pokryw lodowych na terenie obecnej Ameryki Północnej i zwiększyło napływ słodkiej wody do Północnego Atlantyku. To zmniejszyło zasolenie wody, zapobiegło jej przemieszczaniu się do niższych warstw oceanu, i przez to ograniczyło tworzenie się wód głębinowych. Są dowody na to, że te właśnie procesy zatrzymały cyrkulację termohalinową, spowodowały, że Prąd Zatokowy (Golfstrom) zaczął płynąć trasą położoną bardziej na południe i tym samym zmniejszył dostawy ciepła do Północnej Europy. Zakłóciło to ocieplenie, które wystąpiło pod koniec Epoki Lodowcowej. Dane pochodzące z badania rdzeni lodowych oraz z osadów głębokomorskich pokazują, że temperatury w północno-zachodniej Europie obniżyły się o 5°C w ciągu zaledwie kilku dekad, powodując w rejonie Północnego Atlantyku powrót do warunków Epoki Lodowcowej. Ta era w historii Ziemi jest znana jako Młodszy Drias. Mamy także dowody na to, że cyrkulacja oceaniczna zmienia się teraz na wskutek globalnego ocieplenia. Obserwacje pokazują, że Północny Atlantyk od 40 lat staje się coraz mniej słony.

Koniec epoki lodowcowej

1. Około 13000 lat temu zakończyła się ostatnia Epoka Lodowa i temperatura Ziemi wzrosła. To ocieplenie spowodowało topnienie pokrywy lodowej i wzrost ilości wody słodkiej wpływającej do Północnego Atlantyku, co zatrzymało cyrkulację oceaniczną i spowodowało kolejne ochłodzenie. Gdy cały lód uległ stopieniu i zabrakło owych dodatkowych dostaw wody słodkiej, to naturalna cyrkulacja oceaniczna została przywrócona i temperatura gwałtownie (oczywiście w geologicznej skali czasu!) wzrosła, gdyż ciepłe wody z rejonów zwrotnikowych mogły swobodnie przepływać w kierunku Północnego Atlantyku.
Źródło: R. Alley oraz projekt CLIVAR. Polska wersja ryciny: Mateusz Kamiński

Próbując przewidzieć wpływ globalnego ocieplenia musimy używać skomplikowanych modeli komputerowych, zawierających założenia dotyczące przyszłości, których nie sposób sprawdzić. W rezultacie, prognozy ewentualnych skutków globalnego ocieplenia różnią się w zależności od tego, jaki model komputerowy został użyty do ich opracowania. Niektóre modele sugerują, że globalne ocieplenie spowoduje osłabienie cyrkulacji termohalinowej jeszcze w ciągu tego wieku, ale cyrkulacja oceaniczna nie zostanie całkowicie zatrzymana. Inne pokazują całkowite zatrzymanie cyrkulacji oceanicznej w rezultacie zwiększonego napływu słodkiej wody. Dlatego też trudno jest przewidzieć jak klimat zareaguje na zmiany w cyrkulacji oceanicznej.

Prognoza zmiany cyrkulacji oceanicznej

2. Dziewięć różnych modeli komputerowych prognozujących zmiany cyrkulacji oceanicznej w wyniku globalnego ocieplenia klimatu. Niektóre z nich sugerują jedynie niewielkie zmiany lub całkowity ich brak w ilości wód głębinowych tworzących się na obszarze Północnego Atlantyku i tym samym znikome zmiany w cyrkulacji termohalinowej. Inne natomiast przewidują, że globalne ocieplenie w znacznym stopniu osłabi powstawanie wód głębinowych. W opisie wykorzystano jednostkę zwaną Sverdrup (Sv), która informuje o ilości wody przemieszczającej się w danym czasie. 1 Sv odpowiada milionowi metrów sześciennych wody przepływających w ciągu jednej sekundy! Według najgorszego ze scenariuszy globalne ocieplenie spowoduje w rejonie Północnego Atlantyku spadek przepływu wód powierzchniowych ku głębinom sięgający 15 Sv do roku 2100, co znacznie osłabi cyrkulację termohalinową.
Źródło: projekt CLIVAR.

Kompleksowe modele sugerują ochłodzenie o 2°C na terenie prawie całej Europy na skutek zmniejszonego transportu ciepła z regionu Karaibów, spowodowanego osłabieniem Prądu Zatokowego.

Przewidywane zmiany temperatury

3. Przewidywane zmiany temperatury powietrza spowodowane zatrzymaniem cyrkulacji termohalinowej. Większość modeli sugeruje spadek temperatury w Europie, gdyż Prąd Zatokowy zmniejszy prędkość swojego przepływu i w związku z tym mniej ciepła będzie docierało z szerokości zwrotnikowych do północnych krańców Europy.
Źródło: Michael Vellinga, Richard Wood oraz projekt CLIVAR.

Na wspomniane scenariusze należy dodatkowo nałożyć wpływ ocieplenia spowodowanego działaniem gazów cieplarnianych. Temperatura w skali globalnej ma wzrosnąć. Jednak w przypadku Europy modele sugerują, że temperatura niewiele się zmieni lub nastąpi niewielkie ocieplenie, jeśli cyrkulacja termohaliowa ulegnie zatrzymaniu. Oprócz ocieplenia, klimat ma stać się wilgotniejszy i ma wzrosnąć częstość burz. Trudno jest jednak przewidzieć gdzie i kiedy te burze wystąpią. Aby choć trochę bardziej wiarygodny obraz tego jak będzie wyglądał nasz klimat w przyszłości potrzebne są coraz dokładniejsze obserwacje i lepsze modele komputerowe, wierniej naśladujące rzeczywiste zjawiska.

O tej stronie:

Autor: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - Wielka Brytania
Recenzent: Prof. Grant Bigg - Department of Geography, University of Sheffield, Sheffield - Wielka Brytania
ostatnia aktualizacja: 2005-07-29
Tłumaczenie na język polski: Dr Agnieszka Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Ostatnia modyfikacja: piątek, 13 lipiec 2018, 11:06