Czym jest mikrofizyka oceanu?
Nawet bardzo drobne turbulencje w głębokim oceanie mogą wpływać na klimat już w skali dekad. Zmieniają obieg ciepła, węgla i składników odżywczych, przyczyniając się do wzrostu poziomu mórz, załamania rybołówstwa, ekstremalnych powodzi oraz wpływając na to, ile CO2 pozostaje w atmosferze. Artykuł na ten temat ukazał się w czasopiśmie „Nature Communications”.
Czym jest mikrofizyka oceanu?
Międzynarodowy zespół naukowców koordynowany przez University of Cambridge przeanalizował rolę turbulencji głębinowych, czyli procesów mieszania wody, które przenoszą ciepło, składniki odżywcze i węgiel między powierzchnią oceanu a jego głębokimi warstwami.
Do tej pory naukowcy zakładali, że skutki takich procesów ujawniają się w skali setek lub tysięcy lat. Nowe badanie pokazało jednak, że mogą one mieć znaczenie już w perspektywie jednego pokolenia. – Istnieje mikrofizyka oceanu, podobna do fizyki chmur, którą niezwykle trudno i kosztownie się obserwuje, ale która wpływa na nasze życie w skalach czasowych istotnych dla człowieka – powiedziała główna autor badania, dr Laura Cimoli. Jak wyjaśniła, chodzi m.in. o zmiany cyrkulacji oceanicznej, dynamikę ekosystemów, bezpieczeństwo żywnościowe, rybołówstwo, powodzie przybrzeżne i fale upałów.
Czym są głębinowe turbulencje?
Głębinowe turbulencje, czyli zawirowania, często są bardzo niewielkie – niektóre mogą mieć rozmiar zaledwie kilku centymetrów. Mimo tak małych rozmiarów wpływają na to, jak szybko składniki odżywcze z głębin przemieszczają się ku powierzchni, gdzie podtrzymują życie morskie. Jeśli ten transport słabnie, zaburzeniu ulegają morskie łańcuchy pokarmowe, co w konsekwencji wpływa na zasoby ryb.
Podobny efekt głębinowe turbulencje mogą wywierać na to, gdzie trafia ciepło zgromadzone w oceanie. Ma to znaczenie dla topnienia lodu w Arktyce i Antarktyce, wzrostu poziomu mórz, intensywności sztormów i ryzyka powodzi.
Badacze porównali rzeczywiste pomiary fizyczne i chemiczne oraz obserwacje z wynikami komputerowych modeli klimatycznych. Sprawdzali, czy modele prawidłowo przewidują, jak szybko w głębokim oceanie mieszają się i przemieszczają masy wody. Wykorzystali do tego m.in. dane o stężeniach freonów, czyli CFC, oraz eksperymenty z barwnikiem wprowadzanym do głębokich warstw oceanu.
Narzędzia do przewidywania zmian klimatu
Dane o CFC pokazały, że głębokie masy wody mogą w ciągu kilku dekad przemieszczać się na bardzo duże odległości i to szybciej niż przewidują obecne modele klimatyczne. Eksperymenty z barwnikiem wskazały z kolei, że pionowe mieszanie się wód także może zachodzić znacznie szybciej, niż wynika z symulacji.
Zdaniem autorów oznacza to, że obecne narzędzia do przewidywania zmian klimatu nie zawsze dobrze oddają wpływ turbulencji głębinowych. To problem, bo są one wykorzystywane przy prognozowaniu skutków ocieplenia klimatu i planowaniu działań adaptacyjnych.
– Jeśli chcemy, aby modele były bardziej użyteczne dla decydentów, musimy lepiej zrozumieć fundamentalne procesy fizyczne, opracować lepsze sposoby ich opisywania, a także sprawdzać je za pomocą znacznie większej liczby danych obserwacyjnych. Wszystkie aspekty tego procesu są obecnie zagrożone z powodu cięć budżetów na badania naukowe – powiedział współautor publikacji prof. Colm-cille Caulfield.
Jak dodał, ograniczanie przez amerykańskie instytucje programów stałego monitorowania oceanów może utrudnić zrozumienie procesów wpływających na klimat, ekosystemy morskie i bezpieczeństwo ludzi na lądzie.
PAP/Katarzyna Czechowicz/MJ
