Dies ist, wie der Ozean Erde lebenswert macht


Siebzig Prozent der Erdoberfläche ist Ozean, und ohne ihn, die anderen 30 Prozent wäre kaum bewohnbar. Den Ozean absorbiert und verteilt die Wärme rund um den Globus, und es wirkt wie ein Planet mittlere CO2-Wäscher, spart uns alle von einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt wie diejenige, die Venus in einer Hölle-Welt verwandelt. Aber das Meer, wie der Rest des Klimasystems Erde ist im Wandel – und nicht zum besseren.

Nehmen die Wärme

Ozean Oberflächentemperaturen am 6. April 2015. Bild: NOAA.

Vor allem die Ozeane absorbieren Wärme. Ohne sie schätzen Wissenschaftler, dass die Atmosphäre schon 20⁰C wärmer wäre als es jetzt ist. Der zusätzliche Wärme durch den Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre gefangen wird etwa 90 Prozent tatsächlich durch den Ozean absorbiert.

"Die Ozeane uns sparen nur, weil sie sehr hohe Wärmekapazität haben", sagte der Forscher Anna Cabre auf den Ozean und Klima Dynamics Group an der University of Pennsylvania.

Es dauert etwa ein Joule Energie zum Aufwärmen ein Gramm Luft durch 1⁰ Celsius, aber ein Gramm Wasser braucht etwa vier Joule Energie, seine Temperatur durch 1⁰ zu erhöhen. (Sie nicht in der Regel Wasser in Gramm, Messen, denn es eine Flüssigkeit ist, aber das Gerät eignet sich zum Vergleich).

Weltmeere sind gewaltig und tief; das Wasser ist im Durchschnitt 2,3 Meilen tief (es ist an einigen Stellen viel flacher und in anderen ist sie so tief wie sieben Meilen). Das sind rund 352670 Billionen Gallonen Wasser, Erde einen riesigen Kühlkörper zu geben.

Übergeben sie herum

Thermohaline Zirkulation. Bild: Via Wikimedia Commons.

Die Ozeane helfen auch die absorbierte Wärme rund um den Planeten verteilt, wodurch das Klima der Erde moderieren.

Die Tropen erhalten etwa viermal mehr Solarwärme als die Polen tun, weil die Strahlung der Sonne am Äquator einen viel direkteren Winkel es trifft. Thats, warum tropische Gewässern sind in der Regel wärmer als, sagen wir, dem Nordatlantik vor der Küste Englands. Diese Temperaturunterschiede erstellen Sie ein Muster der Zirkulation, wo warmes Wasser aus den Tropen nördlich in der Arktis oder Süden in die Antarktis fließt. Kühleres Wasser sinkt, es fließt wieder nach Süden bis in die Tropen und warmes Wasser fließt nördlich, seinen Platz einzunehmen.

Ohne den Ozean System der Zirkulation stay machen äquatorialen Regionen deutlich wärmere und aus höhere breiten, in der Kälte Zittern Sonnenstrahlung, die auf den Tropen fiel in den Tropen.

In den Atlantik fließt beispielsweise warmes Wasser aus den Tropen die Arktis in der Strömung des Golfstroms genannt. 4 Milliarden Kubikfuß Wasser jeden zweiten fließt vorbei an der Ostküste der USA und Kanada, etwa vier Meilen pro Stunde bewegt, bevor er sich in Richtung Europa. "Es ist unglaublich, die Menge von Hitze, die der Ozean durch den Atlantik transportiert" sagte Vaca. Bei einem hohen Breitengrad wäre sonst, dass Wärme Nordeuropa wärmer als es hält.

Speicherung von Kohlenstoff

Wärme ist nicht das einzige, was, das der Ozean absorbiert; Es fungiert auch als eine riesige CO2-Wäscher für unseren Planeten. Das Meer hat ein Viertel bis ein Drittel der Kohlenstoff absorbiert, die wir so weit in die Atmosphäre gepumpt haben. Seit 2002 hat das Meer 2,5 Milliarden Tonnen CO2 aus der Atmosphäre gezogen und verbannt sie in die Tiefe. Sinken, dass Kohlenstoff hat dazu beigetragen, die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu mildern.

Das System funktioniert, weil Kohlendioxid löst sich leicht in Wasser. Kohlendioxid-Moleküle binden mit Wassermolekülen an Kohlensäure (H2CO3), zu schaffen, die meist in positiv geladene Wasserstoff-Ionen (H) bricht und negativ geladene Wasserstoff-Karbonat-Ionen (HCO3). Meistens, diesen Prozess geschieht im flacheren Wasser, aber Wasser kühlt ab und sinkt in der Nähe der Pole, es reißt CO2 in die Tiefe.

Ozeanographen aufrufen, die die Löslichkeit-Pumpe, und es entfallen die meisten den Ozean Fähigkeit Kohlenstoff zu versenken. Aber das Meer ist voller Leben und seine kleinste Organismen spielen auch eine wichtige Rolle bei der CO2 der Erdatmosphäre herausziehen. Wissenschaftler nennen dies die biologische Pumpe. Mikroskopisch kleine Pflanzen genannt Phytoplankton verschlingen CO2 bei der Photosynthese verwenden, und wenn sie sterben, ihre Überreste tragen einige, dass CO2 mit ihnen auf den Meeresgrund. Das meiste davon bekommt zurück in das Wasser abgegeben als der Phytoplankton-Zerfall, sondern durch dann ist es bereits in die Tiefen des Ozeans.

Phytoplankton. Bild: NOAA.

Es dauert eine lange Zeit für Wasser wieder zu steigen, nachdem es in die Tiefen der Arktis sinkt; Es werden weitere 500 Jahre oder mehr, bevor der Kohlenstoff, der durch den Ozean absorbiert wird heute als nächstes das Licht der Welt an der Oberfläche sieht.

Aber es wird schließlich steigen, wenn der Ozean-Förderband in die warmen Tropen trägt. Warmes Wasser kann weniger gelöstes Gas als kaltes Wasser, so wie Wasser erwärmt und steigt an die Oberfläche in der Nähe des Äquators halten, es löst seine gespeicherten Kohlenstoffs. Normalerweise absorbiert der Ozean ungefähr so viel CO2 wie es freigibt, so dass das System im Gleichgewicht bleibt.

Rutschen aus dem Gleichgewicht

Bild: Neptuniano via Wikimedia Commons.

Dieses Gleichgewicht ist jetzt, Dank das überschüssige CO2 verzerrt, die wir seit der industriellen Revolution im 19. Jahrhundert in die Luft gepumpt haben. Jetzt sind die Ozeane absorbieren mehr CO2, als sie lösen, und das Ungleichgewicht einen schrittweise auf das gesamte System Tribut.

Aber es ist nicht, weil die Ozeane mit CO2 gesättigt sind — sie sind nirgendwo in der Nähe, nach Vaca. "Erreichen wir einen Punkt, wo das Meer mehr Kohlenstoff aufnehmen kann? Noch nicht,"sagte sie. Sie sagt der Ozean könnte anderen wahrscheinlich einige hundert Jahre im Wert von CO2-speichern, aber es würde kommen mit einem Preis. Der Prozess zur Auflösung von CO2 ins Wasser macht das Wasser sauer. Dieser Prozess verursacht bereits einige Meerestiere Schalen zu lösen, und wenn es schlimmer wird, wird es verheerend auf die meisten Ozean Organismen.

"Falls du dich nur über die Speicherung von Kohlenstoff, gibt es noch eine Menge Platz," sagte Vaca, "aber dann erhöhen Sie Säure, die schlecht für eine Menge Dinge." Das Problem ist vielmehr Wärme.

Heizung Dinge

Ozean Erwärmungstrend von 1955 bis 2008. Bild: NOAA.

Wasser erwärmt sich sehr langsam, aber unaufhaltsam das Meer heizt sich auf. Die Tiefe des Ozeans ist am langsamsten, Erwärmung, bei einem Durchschnitt von 0.002⁰ Celsius pro Jahr in den Gewässern unter 1600 Fuß (ca. 500 Meter) in den letzten Jahrzehnten. Darüber hinaus haben die oberen 1600 Füße des Ozeans erwärmt einen Durchschnitt von 0.005⁰ Celsius pro Jahr. Von 0.01⁰C pro Jahr sind die Gewässer innerhalb ungefähr 250 Fuß der Oberfläche aufheizt.

Wärmeres Wasser kann nicht so viel CO2 als kühleres Wasser halten. Ozean Erwärmung verlangsamt auch die Zirkulation, die Waschbecken Kohlenstoff und Kohlenstoff aus der Oberflächenschichten mischt sich mit Wasser aus dem Rest des Ozeans. In der Tat Ozeanzirkulation im Atlantik hat seit den 1970er Jahren langsam geschwächt worden, und es ist jetzt etwa 15 bis 20 Prozent schwächer als es früher im 20. Jahrhundert war.

Forscher sagen, dass sein kann, zumindest teilweise durch das Abschmelzen des grönländischen Eisschildes – Forscher wie Stefan Rahmstorf des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung in Deutschland, der zusammen mit seinen Kollegen veröffentlichten Erkenntnisse am Atlantic Kreislauf in der Natur in diesem Jahr zu schwächen. Wärmeres Wasser hilft die Eisdecke schmelzen die wiederum gibt frisches Wasser und senkt den Salzgehalt des Nordatlantiks. Frischer Wasser ist weniger dicht als Wasser salziger, so der Versenkung von Salzwasser, die Zirkulation in den Atlantik treibt beginnt zu verlangsamen.

Das ist, warum das Gebiet im Nordatlantik südlich von Grönland wurde in den letzten Jahren kälter – weniger Wärme fließt nach Norden mit dem Golfstrom und den North Atlantic Drift. Es ist auch, warum, trotz des letzten Winters wird die wärmsten Winter auf Aufzeichnung so weit, der Nordatlantik und die Ostküste der USA Rekord Kälte erlebt. Da die Sonne Heizung der Erde Unterfangen auch nicht, ist weder die globale Erwärmung; Es ist vielmehr ein Prozess voller extreme Schwankungen, die allzu leicht durch globale Durchschnittszahlen maskiert sind.

In den nächsten Jahren könnte diesen extremen vertiefen, wenn die Ozeane weiter mehr Überschusswärme aus der Atmosphäre absorbieren. Die globale Durchschnittstemperatur steigt, die Tropen erhalten heißer, sondern Teilen Europas werden viel kälter. Der Ozean wird weniger CO2 sinken, so die Atmosphäre schneller warm wird; das Meer wird ein Großteil der überschüssigen Hitze absorbieren und Durchblutung verlangsamt ein wenig mehr.

Wiederherstellung von Gleichgewicht

Bild: Leon Brooks über Wikimedia Commons.

Die gute Nachricht ist, dass die Feedback-Effekt funktioniert in beide Richtungen. Wenn es uns gelingt, die Menge an CO2 in die Atmosphäre zu reduzieren, wird das System wieder sein Gleichgewicht wiederhergestellt; Das ist die Schönheit der Physik.

Wenn wir weniger CO2 in die Atmosphäre Pumpen, den Treibhauseffekt wird sich verlangsamen, und die Atmosphäre stoppt Aufheizen. Große CO2-Wäsche Meere der Erde haben eine Chance aufzuholen, und da sie CO2 aus der Atmosphäre ziehen, Dinge können wieder abkühlen nach unten. Wieder stärkt was machen das Meer effektiver zu absorbieren Wärme und CO2-Kreislauf.

Wir müssen nur aufhören, eine Überlastung des Systems mit CO2, und behalten es reibungslos funktioniert und unseren Planeten bewohnbar zu machen.

Bild oben: Brocken Inaglory über Wikimedia Commons.

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