Σύντομη εξήγηση για την λειτουργία των ωκεανών στην επιδερμίδα τους και ποια η σχέση τους με το πλανητικό κλίμα.

 Σύντομη εξήγηση για την λειτουργία των ωκεανών στην επιδερμίδα τους και ποια η σχέση τους με το πλανητικό κλίμα.

Σημαντικό είναι πρωτίστως να αναγνωρίσουμε τον κρίσιμο ρόλο που διαδραματίζουν οι ωκεανοί στη διαμόρφωση του κλίματος, των οικοσυστημάτων, ακόμη και του αέρα που αναπνέουμε. Καλύπτοντας περισσότερο από το 70% της επιφάνειας της Γης, οι ωκεανοί λειτουργούν ως δυναμική μηχανή, καθοδηγώντας τα καιρικά φαινόμενα, ρυθμίζοντας τις θερμοκρασίες και υποστηρίζοντας διάφορες μορφές ζωής.

Το παρακάτω (μπλε κείμενο) μπορείτε να το αγνοήσετε αν δυσκολεύει στην κατανόηση.

Ευαισθησία της παγκόσμιας δεξαμενής άνθρακα των ωκεανών σε σύγκριση  με την επιδερμίδα των ωκεανών σε ένα κλιματικό μοντέλο

Η επιδερμίδα του ωκεανού είναι ένα λεπτό στρώμα μικρότερο του ενός χιλιοστού που βρίσκεται σε επαφή με την ατμόσφαιρα αποτελείται από λεπτές μεσοεπιφανειακές μικροστιβάδες θερμοκρασίας και μάζας μικρότερης από 1 mm, όπου οι ανταλλαγές θερμότητας και χημικών ελέγχονται με μοριακή διάχυση. Χαρακτηρίζεται από ψύξη ∼−0,2 K και αύξηση της αλατότητας ∼ 0,1 g / kg (απόλυτη αλατότητα) σε σχέση με το νερό πιο κάτω. Η συνεκτίμηση αυτών των μεταβολών της θερμοκρασίας και της αλατότητας σε αυτό το λεπτό στρώμα μπορεί να αλλάξει σημαντικά τους υπολογισμούς της παγκόσμιας ωκεάνιας καταβόθρας άνθρακα.

Μια εκτίμηση της ροής του CO2  σε αέρα-θάλασσα με βάση την επιφανειακή παρατήρηση, λαμβάνοντας υπόψη τη διακύμανση της συγκέντρωσης CO2 σε αυτά τα μικροστρώματα, έχει αποδειχθεί ότι οδηγεί σε αύξηση της παγκόσμιας ωκεάνιας καταβόθρας του ανθρωπογενούς CO2 κατά +0,4 PgC(= 1 1 Τρισεκατομμύριο τόνους) άνθρακα ετησίως-1 (15% της παγκόσμιας καταβόθρας). Τα αποτελέσματα μιας μελέτης με δεδομένα από 200-2014, δείχνουν ότι αναφορικά με τα μικροστρωμάτα αυξάνει την προσομοιωμένη παγκόσμια δεξαμενή άνθρακα των ωκεανών κατά +0,26 έως +0,37 PgC yr−1 ανάλογα με τις υποθέσεις για τη χημική ισορροπία. Τα συζευγμένα μοντέλα υποτιμούν την καταβόθρα άνθρακα των ωκεανών κατά ∼5% εάν δεν συμπεριληφθεί η επίδραση του δέρματος των ωκεανών.

Οι ωκεανοί χρησιμεύουν ως τεράστιες δεξαμενές θερμότητας, απορροφώντας και αποθηκεύοντας τεράστια ηλιακή ενέργεια. Αυτή η ικανότητα αποθήκευσης θερμότητας επηρεάζει σημαντικά τη σταθερότητα του κλίματος, καθώς οι ωκεανοί απελευθερώνουν αργά την απορροφημένη θερμότητα, μετριάζοντας τις ακραίες θερμοκρασίες. Από την άποψη αυτή, οι ωκεανοί λειτουργούν ως φυσικοί ρυθμιστές του κλίματος της Γης, διανέμοντας τη θερμότητα από τον ισημερινό σε υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη και διαδραματίζοντας κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση των παγκόσμιων καιρικών συνθηκών.

Επιπλέον, οι ωκεανοί συνδέονται στενά με τις ατμοσφαιρικές διεργασίες. Η εξάτμιση από την επιφάνεια των ωκεανών τροφοδοτεί τον κύκλο του νερού, σχηματίζοντας σύννεφα και βροχοπτώσεις. Αυτές οι διαδικασίες αναπληρώνουν τις πηγές γλυκού νερού και επηρεάζουν το περιφερειακό κλίμα και τα καιρικά φαινόμενα, συμπεριλαμβανομένων των μουσώνων, των τυφώνων και των τυφώνων.

Μέσα σε αυτό το τεράστιο υδάτινο βασίλειο, η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας (SST) αναδεικνύεται ως ένας κομβικός δείκτης, που μοιάζει με τον παλμό της καρδιάς του ωκεανού. Η SST καταγράφει τη θερμοκρασία του ανώτερου στρώματος του ωκεανού, η οποία είναι ζωτικής σημασίας για τη θαλάσσια ζωή και κατέχει τα κλειδιά για την κατανόηση ευρύτερων πλανητικών αλλαγών. Η υγεία των θαλάσσιων οικοσυστημάτων, η ένταση των καιρικών συστημάτων και το πανταχού παρόν φάσμα της κλιματικής αλλαγής συνδέονται στενά με τις διακυμάνσεις της SST.

Κατά τη διάρκεια του περασμένου αιώνα, η θερμοκρασία της επιφάνειας της θάλασσας (SST) των ωκεανών μας βρίσκεται σε τροχιά αλλαγής που έχει κρίσιμες επιπτώσεις για το κλίμα της Γης, τα οικοσυστήματα και την ευαίσθητη ισορροπία της ζωής κάτω από τα κύματα.

Τον 20ο αιώνα σημειώθηκαν σημαντικές μεταβολές στις θερμοκρασίες SST, οι οποίες επηρεάστηκαν σε μεγάλο βαθμό από τις ανθρώπινες δραστηριότητες και την αυξανόμενη συγκέντρωση αερίων θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Από τα τέλη του 19ου αιώνα μέχρι τα μέσα του 20ου αιώνα, οι ωκεανοί γνώρισαν μια περίοδο σχετικής σταθερότητας. Ωστόσο, καθώς η εκβιομηχάνιση επιταχύνθηκε και οι εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα αυξήθηκαν, οι ωκεανοί απορρόφησαν υπερβολική θερμότητα, οδηγώντας σε αισθητή θέρμανση.

Μια ξεχωριστή τάση αύξησης της θερμοκρασίας εμφανίστηκε στα δεδομένα SST στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα και στον 21ο αιώνα. Σύμφωνα με έρευνα, το μέσο παγκόσμιο SST αυξήθηκε κατά περίπου 0,13 ° C (0,23 ° F) ανά δεκαετία από το 1971 έως το 2018. Αυτή η μικρή αύξηση έχει σημαντικές επιπτώσεις στα θαλάσσια οικοσυστήματα, την ωκεάνια κυκλοφορία και τα καιρικά πρότυπα.

Τα δακτυλικά αποτυπώματα της ανθρώπινης δραστηριότητας είναι εμφανή σε αυτή την τάση θέρμανσης. Η καύση ορυκτών καυσίμων, η αποψίλωση των δασών και άλλες ανθρωπογενείς δραστηριότητες απελευθερώνουν αέρια θερμοκηπίου, παγιδεύοντας θερμότητα στην ατμόσφαιρα. Καθώς η επιφάνεια της Γης θερμαίνεται, το ίδιο κάνουν και οι ωκεανοί, απορροφώντας περισσότερο από το 90% της πλεονάζουσας θερμότητας που παράγεται από αυτές τις δραστηριότητες.

Το μέλλον των θερμοκρασιών SST είναι ένα μωσαϊκό υφασμένο με δυνατότητες - κάθε νήμα επηρεάζεται από τις ενέργειες, τις πολιτικές και τις παγκόσμιες προσπάθειές μας για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Τα κλιματικά μοντέλα παρέχουν προβλέψεις βασισμένες σε διαφορετικά σενάρια εκπομπών αερίων θερμοκηπίου.

Εάν οι εκπομπές συνεχιστούν με τους τρέχοντες ρυθμούς, οι θερμοκρασίες SST προβλέπεται να αυξηθούν μεταξύ 1,5 ° C και 2,5 ° C (2,7 ° F έως 4,5 ° F) μέχρι το τέλος του αιώνα. Αυτή η τροχιά παρουσιάζει προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένων πιο συχνών και σοβαρών κυμάτων καύσωνα, γεγονότων λεύκανσης των κοραλλιών, αλλοιωμένων θαλάσσιων οικοτόπων και εντεινόμενων καιρικών φαινομένων. Οι προσπάθειες για τη μείωση των εκπομπών και τη μετάβαση σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας μπορούν να αλλάξουν αυτή την πορεία. Ένας πιο φιλόδοξος στόχος περιορισμού της υπερθέρμανσης του πλανήτη σε 1,5°C πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα, όπως ορίζεται στη συμφωνία του Παρισιού, θα απαιτούσε ταχείες και ουσιαστικές μειώσεις των εκπομπών. Ακόμη και με τέτοιες προσπάθειες, αναμένεται κάποιο επίπεδο αύξησης του SST λόγω της αδράνειας του κλιματικού συστήματος.

Πηγή: Saša Zidar

 

Καθώς οι θερμοκρασίες SST αυξάνονται, οι ωκεανοί αντιμετωπίζουν τόσο άγχος όσο και ευκαιρίες. Οι θαλάσσιοι οργανισμοί πρέπει να προσαρμόζονται στις μεταβαλλόμενες συνθήκες· Ορισμένα οικοσυστήματα μπορεί να μετατοπιστούν ή να μετασχηματιστούν. Οι προσπάθειες διατήρησης, η προστασία των θαλάσσιων περιοχών και οι βιώσιμες αλιευτικές πρακτικές μπορούν να ενισχύσουν την ανθεκτικότητα των ωκεανών και να διαφυλάξουν τη θαλάσσια βιοποικιλότητα.

El Niño (La Niña) - Southern Oscillation, Θερμοαλίνη κυκλοφορία και παγκόσμιο κλίμα, Ανάγνωση σε 2'

Θερμοαλίνη κυκλοφορία.

El Niño (La Niña) - Southern Oscillation και παγκόσμιο κλίμα.

Το σύστημα της γενικής ωκεάνιας κυκλοφορίας ελέγχεται από οριζόντιες διαφορές θερμοκρασίας και αλατότητας στο νερό των ωκεανών. Αντικαθιστά συνεχώς το θαλασσινό νερό σε βάθος με νερό από την επιφάνεια και σιγά-σιγά αντικαθιστά τα επιφανειακά νερά αλλού με νερό που αναδύεται από βαθύτερα βάθη. Αν και αυτή η διαδικασία είναι σχετικά αργή, κινούνται τεράστιοι όγκοι νερού, οι οποίοι μεταφέρουν θερμότητα, θρεπτικά συστατικά, στερεά και άλλα υλικά σε τεράστιες αποστάσεις. Η θερμοαληνική κυκλοφορία οδηγεί επίσης τα θερμότερα επιφανειακά ύδατα προς τους πόλους από τις υποτροπικές περιοχές, γεγονός που μετριάζει το κλίμα της Ισλανδίας και άλλων παράκτιων περιοχών της Ευρώπης.

Η γενική κυκλοφορία στους ωκεανούς αποτελείται κυρίως από ωκεάνια ρεύματα που κατευθύνονται από τον άνεμο. Αυτά, ωστόσο, υπερτίθενται στην πολύ πιο αργή κυκλοφορία που προκαλείται από οριζόντιες διαφορές στη θερμοκρασία και την αλατότητα - δηλαδή, την θερμοαλίνη κυκλοφορία.

Η αιολική κυκλοφορία, η οποία είναι ισχυρότερη στο επιφανειακό στρώμα του ωκεανού, είναι η πιο έντονη από τις δύο. Αντίθετα, η θερμοαλίνη κυκλοφορία είναι πολύ πιο αργή, με μια χαρακτηριστική ταχύτητα 1 εκατοστού (0,4 ίντσες) ανά δευτερόλεπτο, αλλά αυτή η ροή εκτείνεται στον πυθμένα της θάλασσας και σχηματίζει μοτίβα κυκλοφορίας που αγκαλιάζουν τον παγκόσμιο ωκεανό.

 

Σε ορισμένες περιοχές του ωκεανού, γενικά κατά τη χειμερινή περίοδο, η ψύξη ή η καθαρή εξάτμιση κάνει τα επιφανειακά νερά να γίνονται αρκετά πυκνά ώστε να βυθίζονται. Η μεταγωγή (Convection)  διεισδύει σε ένα επίπεδο όπου η πυκνότητα του βυθιζόμενου νερού συμπίπτει με αυτή του περιβάλλοντος νερού. Στη συνέχεια εξαπλώνεται αργά στον υπόλοιπο ωκεανό. Άλλα νερά πρέπει να αντικαταστήσουν τα επιφανειακά νερά που έχουν βυθιστεί. Αυτό ρυθμίζει την θερμοαλίνη κυκλοφορία. Η βασική θερμοαλίνη κυκλοφορία είναι αυτή της βύθισης του κρύου νερού στις πολικές περιοχές, κυρίως στο βόρειο Βόρειο Ατλαντικό και κοντά στην Ανταρκτική. Αυτές οι πυκνές υδάτινες μάζες εξαπλώνονται σε όλη την έκταση του ωκεανού και σταδιακά ανεβαίνουν για να τροφοδοτήσουν μια αργή ροή επιστροφής στις περιοχές που βυθίζονται. Η θεωρία για το πρότυπο κυκλοφορίας της θερμοαλίνης προτάθηκε για πρώτη φορά από τους Henry Stommel και Arnold Arons το 1960.

Επιστήμονες πιστεύουν ότι η υπερθέρμανση του πλανήτη θα μπορούσε να κλείσει αυτό το ωκεάνιο τρέχον σύστημα δημιουργώντας μια εισροή γλυκού νερού από το λιώσιμο των πάγων και των παγετώνων στον υποπολικό Βόρειο Ατλαντικό Ωκεανό. Δεδομένου ότι το γλυκό νερό είναι λιγότερο πυκνό από το αλατούχο νερό, μια σημαντική διείσδυση γλυκού νερού θα μείωνε την πυκνότητα των επιφανειακών υδάτων και έτσι θα ανέστειλε την κίνηση βύθισης που οδηγεί σε μεγάλης κλίμακας θερμοαλίνη κυκλοφορία. Έχει επίσης εικαστεί ότι, ως συνέπεια της θέρμανσης της επιφάνειας μεγάλης κλίμακας, τέτοιες αλλαγές θα μπορούσαν ακόμη και να προκαλέσουν ψυχρότερες συνθήκες σε περιοχές που περιβάλλουν τον Βόρειο Ατλαντικό. Πειράματα με σύγχρονα κλιματικά μοντέλα υποδηλώνουν ότι ένα τέτοιο γεγονός θα ήταν απίθανο. Αντίθετα, μπορεί να συμβεί μια μέτρια εξασθένηση της κυκλοφορίας της θερμοαλίνης που θα οδηγούσε σε απόσβεση της επιφανειακής θέρμανσης - αντί της πραγματικής ψύξης - στα υψηλότερα γεωγραφικά πλάτη του Βόρειου Ατλαντικού Ωκεανού.

 

Η παραπάνω επεξεργασμένη δορυφορική εικόνα τη NASA δείχνει τις συνθήκες σε όλο τον κεντρικό και ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό, όπως παρατηρήθηκαν από τις 26 Νοεμβρίου έως τις 5 Δεκεμβρίου 2021, από τον δορυφόρο Sentinel-6 MichaelFreilich και αναλύθηκαν από επιστήμονες στο Εργαστήριο Jet Propulsion της NASA (JPL). Η σφαίρα απεικονίζει ανωμαλίες ύψους της επιφάνειας της θάλασσας. Οι αποχρώσεις του μπλε δείχνουν τη στάθμη της θάλασσας που ήταν χαμηλότερη από το μέσο όρο. Οι κανονικές συνθήκες στο επίπεδο της θάλασσας φαίνονται λευκές. και τα κόκκινα δηλώνουν περιοχές όπου ο ωκεανός βρισκόταν ψηλότερα από το κανονικό. Η διαστολή και η συστολή της επιφάνειας του ωκεανού είναι ένας καλός δείκτης για τις θερμοκρασίες, επειδή το θερμότερο νερό διαστέλλεται για να γεμίσει περισσότερο όγκο, ενώ το ψυχρότερο νερό συστέλλεται.

«Αυτό το  μέτριας ισχύος La Niña μπορεί να φανεί στα δεδομένα Sentinel-6 ως μια περιοχή χαμηλότερης από την κανονική στάθμη της θάλασσας κατά μήκος και κάτω από τον Ισημερινό στον κεντρικό και ανατολικό Ειρηνικό», δήλωσε ο Josh Willis, κλιματολόγος και ωκεανολόγος στο JPL.  Σημείωσε ότι η βαθιά γούρνα (μπλε) πάνω από τον Ισημερινό δεν είναι η υδάτινη μάζα La Niña, αλλα  είναι μια μετατόπιση του Βόρειου Ισημερινού αντίθετου Ρεύματος, το οποίο τείνει να ενισχύεται κατά τη διάρκεια των γεγονότων La Niña.

Σε μια έκθεση που δημοσιεύτηκε στις 9 Δεκεμβρίου 2021, το Κέντρο Πρόβλεψης Κλίματος της NOAA σημείωσε ότι οι θερμοκρασίες της επιφάνειας της θάλασσας τον Νοέμβριο στον ανατολικό τροπικό Ειρηνικό κυμαίνονταν από 0,7 έως 1,2 βαθμούς Κελσίου κάτω από τον μακροπρόθεσμο μέσο όρο και 0,9 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μέσο όρο στο Niño 3,4 περιοχή του τροπικού Ειρηνικού (από 170° έως 120° δυτικό γεωγραφικό μήκος).

Οι μετεωρολόγοι προέβλεψαν ότι οι συνθήκες La Niña θα επιμείνουν κατά τη διάρκεια του χειμώνα του Βόρειου Ημισφαιρίου, με 60% πιθανότητα ο ωκεανός να επιστρέψει σε ουδέτερες συνθήκες κατά την περίοδο Απριλίου έως Ιουνίου. Αυτό το La Niña είναι το πρώτο που παρατηρείται από το Sentinel-6 Michael Freilich, το οποίο εκτοξεύτηκε τον Νοέμβριο του 2020. «Ο νέος δορυφόρος μας δίνει μια υπέροχη εικόνα αυτού του La Niña», είπε ο Willis. «Με τη δημόσια δημοσίευση των δεδομένων ποιότητας του κλίματος της αποστολής, βρισκόμαστε τώρα σε μια θέση όπου το Sentinel-6 Michael Freilich μπορεί σύντομα να αναλάβει το κλιματικό ρεκόρ της ανόδου της στάθμης της θάλασσας, το οποίο φτάνει μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990». Μηχανικοί και επιστήμονες πέρασαν τον περασμένο χρόνο βαθμονομώντας και αναλύοντας δεδομένα από τον νέο δορυφόρο έναντι της υπάρχουσας αποστολής Jason-3

Ο Χειμώνας μας

Για δεύτερη συνεχόμενη χρονιά, η πιο κρύα αδερφή του El Niño εμφανίστηκε στο χειμερινό τμήμα στον Ανατολικό Ειρηνικό. Η La Niña αναμένεται να παραμείνει τουλάχιστον μέχρι την άνοιξη του 2022 στο βόρειο ημισφαίριο.

Μέρος του κύκλου El Niño-Southern Oscillation, η La Niña εμφανίζεται όταν οι ενεργητικοί ανατολικοί άνεμοι εντείνουν την ανύψωση ψυχρότερου νερού από τα βάθη του ανατολικού τροπικού Ειρηνικού, προκαλώντας ψύξη μεγάλης κλίμακας στην επιφάνεια του ανατολικού και κεντρικού Ειρηνικού ωκεανού κοντά στον Ισημερινό. Αυτοί οι ισχυρότεροι από το συνηθισμένο ανατολικοί άνεμοι ωθούν επίσης τα θερμά επιφανειακά ύδατα του ισημερινού προς τα δυτικά προς την Ασία και την Αυστραλία. Αυτή η δραματική ψύξη των επιφανειακών στρωμάτων του ωκεανού επηρεάζει στη συνέχεια την ατμόσφαιρα τροποποιώντας την περιεκτικότητα σε υγρασία σε όλο τον Ειρηνικό. Αυτή η σύζευξη  της La Niña ατμόσφαιρας και του ωκεανού αλλάζει την παγκόσμια ατμοσφαιρική κυκλοφορία και μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στην πορεία των αέριων ρευμάτων μεσαίου γεωγραφικού πλάτους με τρόπους που εντείνουν τις βροχοπτώσεις σε ορισμένες περιοχές και προκαλούν ξηρασία σε άλλες.

Στο δυτικό Ειρηνικό, οι βροχοπτώσεις μπορεί να αυξηθούν δραματικά πάνω από την Ινδονησία και την Αυστραλία κατά τη διάρκεια της La Niña. Τα σύννεφα και οι βροχοπτώσεις γίνονται πιο σποραδικές στον κεντρικό και ανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε ξηρές συνθήκες στη Βραζιλία, στην Αργεντινή και σε άλλα μέρη της Νότιας Αμερικής και σε πιο υγρές συνθήκες στην Κεντρική Αμερική. Στη Βόρεια Αμερική, οι ψυχρότερες και πιο θυελλώδεις συνθήκες επικρατούν συχνά στον Βορειοδυτικό Ειρηνικό, ενώ ο καιρός συνήθως γίνεται θερμότερος και ξηρότερος στις νότιες Ηνωμένες Πολιτείες και στο βόρειο Μεξικό. (Αυτές και άλλες τάσεις αντικατοπτρίζονται στον χάρτη.)