Circulația termohalină

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Circulația termohalină

În oceanografie pentru circulația termohalină (numită uneori și Marea Curea Transportoare ) ne referim la componenta circulației oceanice globale cauzată de variația densității maselor de apă . [1] [2] Densitatea este determinată de temperatura (termo-) și salinitatea (-alină) a apei. La latitudini mari (sud-estul Groenlandei și lângă Islanda ) apa se scufundă prin convecție (proces de ventilație), atât datorită temperaturii scăzute, cât și a salinității ridicate cauzate de formarea pachetului de gheață . Deplasându-se către ecuator , apa de jos își scade densitatea, interacționând cu alte ape și tinde să crească, în special la sud de Oceanul Indian .

Upwelling ( upwelling ) favorizează productivitatea biologică, deoarece provoacă apariția mineralelor nutritive. Unul dintre descoperitorii circulației termohaline, datorită studiilor sale asupra trasorilor în mare, a fost Wallace S. Broecker . Masele de apă implicate în această circulație transportă atât energie (sub formă de căldură ), cât și materiale (substanțe dizolvate, gaze și particule nerezolvate) cu consecința influențării semnificative atât a climatului terestru, cât și a biologiei marine .

Introducere

Harta circulației termohaline din '43

Mișcarea curenților oceanici de suprafață forțați de vânturi este intuitivă, dimpotrivă circulația profundă este o descoperire relativ recentă; grație instrumentelor moderne a fost posibil să se observe mișcarea apelor adânci care în trecut erau considerate statice. În adâncurile oceanului forțarea predominantă este diferența de densitate, o consecință a salinității și temperaturii diferite (apele cu salinitate mai mare sunt mai dense; în mod similar, la temperaturi scăzute densitatea este mai mare). Mareele pot contribui și la circulația profundă, deși efectul lor este în general limitat la apele puțin adânci.

Densitatea apei oceanului este orice altceva decât omogenă, de fapt există linii foarte clare de separare între diferite mase de apă de suprafață care tind să-și mențină identitatea formând o stratificare bazată pe caracteristicile salinității și temperaturii care îi influențează densitatea.

Densitatea mai mică a apei mai calde este de înțeles având în vedere creșterea volumului pe care îl suferă în timpul încălzirii. În ceea ce privește salinitatea, pe de altă parte, întrebarea este mult mai simplă, de fapt, dacă salinitatea este mai mare în apă, se dizolvă mai multe substanțe care contribuie la creșterea masei sale cu același volum. Dispunerea apei în straturi, pe baza densității lor, se numește „stratificare stabilă” și este cauzată de forța de flotabilitate .

Circulația termohalină este declanșată de formarea de mase adânci de apă în Atlanticul de Nord și Oceanul Antarctic, precum și de forțarea alină cauzată de diferențele de temperatură și salinitate a apei.

Formarea maselor de apă adâncă

Apa de fund a Oceanului Antarctic este formată prin răcirea apelor de suprafață din polinii (zonele de mare deschisă înconjurate de gheață).

Cele mai dense mase de apă care se scufundă în adâncurile oceanului se formează în unele zone bine definite prin coșurile oceanice, cilindrii rotativi și verticali de apă, din Oceanul Atlanticului de Nord și Antarcticii. [3] Evaporarea produsă de vânturile polare are două efecte, temperatura apei scade (efect numit răcire prin evaporare) și, în plus, salinitatea sa crește.
Fenomenul de răcire intensă prin evaporare de pe coasta Norvegiei determină scufundarea masei de apă care curge spre sud, urmând creșăturile subacvatice care leagă Groenlanda, Islanda și Marea Britanie până când ajung la fundul oceanului Atlanticului. Debitul din Arctica către Pacific este în schimb blocat de apele puțin adânci ale strâmtorii Bering .

Formarea gheții de pachet contribuie, de asemenea, la creșterea salinității; din acest motiv se formează o masă de gheață cu „bule” de apă încă lichidă datorită salinității ridicate din interior. Aceste „bule” tind să topească gheața din jur până când ies din masa de gheață și se scufundă din cauza densității mai mari. Acest proces se numește Excluderea saramurii [4] . Dimpotrivă, în Marea Weddell procesul de răcire operat de vânt este intensificat de fenomenul de excludere a saramurii.

Rezultatul este că „ apa de jos a Antarcticii (Antarctic Bottom Water AABW) se scufundă și curge în fundul oceanului Atlanticului de Nord unde, din cauza densității ridicate, se scufundă mai departe sub NADW ( apa adâncă a Atlanticului de Nord - Apa profundă a Atlanticului de Nord ). Din nou, fluxul către Pacific este blocat de această dată în Canalul Drake , pasajul dintre Capul Horn din America de Sud și Peninsula Antarctică .

Trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de apa dulce, apa sărată nu are o densitate maximă la 4 ° C, dar își mărește densitatea pe măsură ce temperatura scade până la punctul său de îngheț în jurul valorii de -1,8 ° C (având în vedere valoarea medie a salinității oceanului de 35 psu).

Cosuri de fum oceanice

Coșurile oceanice (în engleză hornuri ), care nu trebuie confundate cu coșurile hidrotermale marine , sunt mase de apă localizate care, cu mișcare rotativă coerentă, precum cilindrii, se scufundă în ocean prin convecție, aducând apa de suprafață chiar și la adâncimi mari. Au fost descoperite pentru prima dată abia în 1970, în Golful Leului , și ulterior au fost identificate cu dimensiuni diferite în alte zone ale oceanelor [3] .

Mișcarea circulației termohaline

O diagramă a circulației termoaline. Liniile albastre reprezintă curenții de apă adânci, în timp ce cele roșii reprezintă cele superficiale.

Formarea și mișcarea maselor de apă adânc în Oceanul Atlantic de Nord creează scufundarea maselor care curg până la fundul oceanului Atlantic. Efectul combinat de răcire în zona polară și încălzire în zona ecuatorială, determină un flux de apă adâncă îndreptat spre sud. Ajungând la Oceanul Sudic în apropierea Africii de Sud, curentul se împarte în două ramuri, una îndreptată spre Oceanul Indian. Și cealaltă traversează arhipelagul indonezian peste Pacific.

În Oceanul Indian o parte a apelor reci cu salinitate ridicată, transportată de un flux de apă de suprafață mai caldă și mai moale din Pacificul tropical, provoacă un schimb vertical între apă mai densă și mai ușoară (acest fenomen este cunoscut sub numele de „răsturnare”). Restul apei din Atlantic suferă forțarea Alino și își pierde încet salinitatea și îi crește temperatura.

Mișcarea apei reci cu salinitate ridicată la adâncime este responsabilă pentru o ușoară scădere a nivelului mării în Oceanul Atlantic în comparație cu Pacificul, care are ape mai moi decât Atlanticul. Acest lucru generează un flux mare, deși lent, de apă caldă de suprafață proaspătă din Pacificul tropical în Oceanul Indian prin arhipelagul indonezian pentru a înlocui apa de jos din Antarctica, care este rece și cu salinitate ridicată. Această apă mai moale și mai caldă din Pacific curge în sus din Oceanul Atlantic de Sud în Groenlanda, unde se răcește, suferă răcire prin evaporare și se scufundă, oprind circulația termohalină [5] .

Efecte asupra climatului global

Circulația termohalină joacă un rol fundamental în transportul căldurii către regiunile polare și, prin urmare, în reglarea mărimii pachetului de gheață din aceste zone. Se crede că o variație a acestei circulații poate avea impacturi la scară largă asupra echilibrului radiativ terestru , de fapt, pe lângă reglarea ratei de expunere a apelor adânci la suprafață (cu fenomenele de ascensiune și descrescare ) se crede că să poată regla cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă.

Deși teoria conform căreia circulația termohalină este responsabilă pentru atenuarea climei în Europa de Vest este acum destul de bine stabilită, s-a sugerat ipoteza că adevăratul motiv este poziția sub vânt a unui bazin oceanic și prezența undelor atmosferice care aduc aer cald din tropice [6] . Cu toate acestea, aceste afirmații nu sunt acceptate în general [7] și multe cercetări susțin teoria privind contribuția circulației termohaline în transportul de căldură către Europa [8] .

Notă

  1. ^ S Rahmstorf, Conceptul circulației termohaline ( PDF ), în Nature , vol. 421, n. 6924, 2003, p. 699, Bibcode : 2003 Natur.421..699R , DOI : 10.1038 / 421699a , PMID 12610602 .
  2. ^ SS Lappo, Din cauza advecției de căldură spre nord de-a lungul Ecuatorului în Oceanul Atlantic , în Studiul proceselor de interacțiune cu oceanul și atmosfera , Departamentul Gidrometeoizdat din Moscova (în Russo), 1984, pp. 125-9.
  3. ^ a b Peter Wadhams, Adio la gheață: raport din Arctica. , Capitolul 11 Viața secretă a coșurilor de ocean , 2017, Bollati Boringhieri, traducere de Maria Pia Casarini, reeditare 2020 pentru revista Le Scienze
  4. ^ Masaaki Wakatsuchi, 1984, Procesul de excludere a saramurii din gheața de mare în creștere , Institutul de Științe la Temperatură Scăzută
  5. ^ Programul Națiunilor Unite pentru Mediu / GRID-Arendal, 2006, [1] . Impactul potențial al schimbărilor climatice
  6. ^ Seager, R., 2005, Sursa climatului ușor al Europei, depus la 21 octombrie 2007 în Internet Archive ., Om de știință american
  7. ^ Rhines și Hakkinen, 2003, Transportul oceanic de căldură în Atlanticul de Nord este irelevant pentru climă în Europa? Arhivat la 16 iulie 2007 la Internet Archive . Buletin informativ ASOF
  8. ^ Marsh, R. și colab. (2004) Bistabilitatea circulației termohaline identificată prin măturarea cuprinzătoare în 2 parametri a unui model climatic eficient. Dinamica climei , 23 : 761-777

Bibliografie

  • Apel, JR, 1987, Principiile fizicii oceanelor , Academic Press, ( ISBN 0-12-058866-8 )
  • Gnanadesikan, A., RD ​​Slater, PS Swathi și GK Vallis, 2005: Energia transportului termic al oceanului . Jurnalul Climei, 18 , 2604-2616.
  • Knauss, JA, 1996, Introducere în oceanografia fizică , Prentice Hall ( ISBN 0-13-238155-9 )
  • Primeau, F., 2005, Caracterizarea transportului între stratul mixt de suprafață și interiorul oceanului cu un model global de transport oceanic înainte și adiacent , Journal of Physical Oceanography, 35 , 545-564.
  • Peter Wadhams, Adio la gheață: raport din Arctica. , Capitolul 11 Viața secretă a coșurilor de ocean , 2017, Bollati Boringhieri, traducere de Maria Pia Casarini, reeditare 2020 pentru revista Le Scienze

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității LCCN (EN) sh2007006534 · GND (DE) 4363609-3