Wpływ żelaza i pyłu na klimat

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 żelaza i pyłu na klimat

Obecność żelaza zarówno w atmosferze, jak i w wodach morskich wpływa na klimat. W atmosferze aerozole zawierające żelazo rozpraszają i odbijają promieniowanie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną i w ten sposób zmniejszają ilość promieniowania docierającego do powierzchni ziemi i przyczyniają się do obniżenia temperatury na Ziemi. Żelazo zawarte w tych cząstkach bierze udział w tworzeniu aerozoli siarczanowych. Aerozole siarczanowe także rozpraszają i odbijają promieniowanie słoneczne, a ponadto powodują powstawanie chmur. Poprzez oddziaływanie na wzrost fitoplanktonu, żelazo znajdujące się w wodach morskich wpływa na zdolność oceanów do pochłaniania ważnego gazu cieplarnianego, jakim jest dwutlenek węgla.

W atmosferze

Pył wpływa na klimat zanim jeszcze dostanie się do wód morskich. Cząsteczki pyłu rozpraszają i odbijają promieniowanie słoneczne z powrotem w przestrzeń kosmiczną, uniemożliwiają mu tym samym dotarcie do powierzchni ziemi, powodując jej ochłodzenie. Żelazo zawarte w pyle reaguje chemicznie z siarką w powietrzu tworząc aerozole siarczanowe (słowo aerozol oznacza po prostu cząsteczkę lub kroplę zawieszoną w powietrzu). Aerozole te powodują ochładzanie naszej planety, zarówno poprzez odbijanie promieniowania słonecznego, jak też z uwagi na pełnienie roli jąder kondensacji chmur. Jądra kondensacji to bardzo małe cząstki aerozoli, które są niezbędne w procesie tworzenia chmur, te zaś znajdując się nad oceanami przyczyniają sie do ochładzania Ziemię, także poprzez odbijanie energii słonecznej. Więcej szczegółów na ten temat mozna znaleźć w polu tematycznym "Chmury i aerozole" (poziom podstawowy - rozdział 3).

Znaczenie klimatotwórcze pyłu i aerozoli siarczanowych

1. Znaczenie klimatotwórcze pyłu i aerozoli siarczanowych.
Objaśnienia: CCN (ang.) - jądra kondensacji, niewielkie cząsteczki aerozoli, które są niezbędne w tworzeniu się chmur; DMS - siarczek metylu, gaz zawierający siarkę, wydzielany do atmosfery przez niektóre gatunki fitoplanktonu, przekształcany w powietrzu na aerozole siarczanowe, które wpływają na klimat.
Autor: Lucinda Spokes. Polska wersja ryciny: Mateusz Kamiński.

W wodzie morskiej

Żelazo jest bardzo ważnym mikroelementem. Jego dostawy z atmosfery są niezbędne dla rozwoju fitoplanktonu. Wiemy, że fitoplankton pobiera podczas fotosyntezy CO2, który jest bardzo ważnym gazem cieplarnianym, wpływającym na globalne ocieplenie. Wiemy również, że gdy obumarły fitoplankton opada na dno oceanu to zabiera ze sobą pochłonięty za życia węgiel. Aby wyrównać niedobór owego węgla, wody powierzchniowe pochłaniają na nowo CO2. Proces ten, wraz z fizycznym usuwaniem dwutlenku węgla (zobacz: poziom podstawowy - rozdział 1), zmniejsza stężenie tego gazu w atmosferze i w rezultacie zmniejsza globalne ocieplenie. Niektóre gatunki fitoplanktonu podczas wzrostu emitują do atmosfery gaz: siarczek metylu (ang. DMS), który ma także znaczenie dla kształtowania się klimatu. Gdy dostaje się do powietrza ulega utlenianiu, powstają aerozole siarczanowe, które oddziałują na klimat poprzez odbijanie promieniowania słonecznego z powrotem w przestrzeń kosmiczną oraz poprzez pełnienie roli jąder kondensacji chmur (więcej szczegółów na ten temat w polu tematycznym "Chmury i aerozole", poziom podstawowy - rozdział 3).

Rejony o wysokim stężeniu azotanów i niskim stężeniu chlorofilu (HNLC) w oceanach odznaczają się dużo mniejszym wzrostem fitoplanktonu niżby to wynikało z zawartości w wodzie składników odżywczych (azotany, fosforany). Nikły wzrost fitoplanktonu na dużych obszarach oceanu oznacza również mniejszą ilość pochłoniętego dwutlenku węgla. Brak żelaza powoduje ograniczenie wzrostu pewnej grupy gatunków fitoplanktonu zwanych okrzemkami. Są to stosunkowo duże organizmy z krzemowymi muszlami. Gdy umierają są dostatecznie ciężkie aby opadać na dno oceanu.

Okrzemki, fitoplankton o krzemianowych muszlach

2. Widok okrzemek w mikroskopie elektronowym. Jest to gatunek fitoplanktonu o krzemianowych muszlach.
Dzięki uprzejmości: Ivo Grigorov at SOC, Southampton University, Wielka Brytania.

Brak żelaza obniża zatem całkowitą ilość fitoplanktonu żyjącego w oceanach co sprawia, że ilość dwutlenku węgla usuwana z atmosfery jest mniejsza niż przewidywano. W szczególności ogranicza także rozwój okrzemek co ma wyjątkowe znaczenie, gdyż redukuje biologiczne usuwanie i gromadzenie węgla w głębiach oceanicznych.

Ponieważ określona ilość żelaza jest niezbędna do wzrostu fitoplanktonu i tym samym ma znaczenie dla klimatu, John Martin zasugerował, że wprowadzanie dodatkowych ilości żelaza w rejony HNLC zwiększy magazynowanie węgla w oceanach i tym samym ograniczy zakres globalnego ocieplenia. Jego najbardziej znane powiedzonko brzmiało "Kolejna epoka lodowcowa w zamian za statek pełen żelaza".

Statek w lodzie morskim

3. Statek przedzierający się przez lód morski
Źródło: NOAA

W następnej części rozważymy "za" i "przeciw" wprowadzaniu dodatkowych ilości żelaza do oceanów jako sposobu na kształtowanie klimatu.

O tej stronie:

Autor: Lucinda Spokes - Environmental Sciences, University of East Anglia, Norwich - Wielka Brytania
1. Recenzent: Dr Peter Croot - Institute for Marine Research, University of Kiel, Kiel - Niemcy
2. Recenzent: Dr Serge Despiau - Faculte des Sciences et Techniques, Universite de Toulon Var, La Garde - Francja
ostatnia aktualizacja: 2005-07-29
Tłumaczenie na język polski: Dr Agnieszka Wypych, Dr Anita Bokwa, Uniwersytet Jagielloński, Kraków

Ostatnia modyfikacja: piątek, 13 lipiec 2018, 11:10