Топлинска содржина на океаните

Над 90% од топлинската енергија што се акумулирала на Земјата од глобалното загревање од 1970 година е складирана во океанот.

Во океанографијата и климатологијата, содржината на океанска топлина (ТСО) — термин за енергијата што ја апсорбира океанот, каде што се складира на неодредени временски периоди како внатрешна енергија или енталпија. Зголемувањето на ТСО сочинува над 90% од вишокот на топлинска енергија на Земјата од глобалното затоплување од 1970 година. Околу една третина од додадената енергија се проширила на длабочини под 700 метри од 2020 година Промените во содржината на топлина во океаните имаат далекусежни последици за морските и копнените екосистеми на планетата; вклучувајќи повеќекратни влијанија врз крајбрежните екосистеми и заедници.

Пообилното екваторско сончево зрачење кое се апсорбира од тропските површински води на Земјата го придвижува целокупното ширење на океанската топлина кон половите и надолу. Површината исто така разменува енергија со долната тропосфера. Така, ТСО реагира на долгорочните промени во албедото на облакот, стакленички гасови и други фактори во енергетскиот биланс на Земјата.

Врвните неколку метри од Земјиниот океан содржат повеќе топлинска енергија од целата негова атмосфера. Испуштањата на ТСО во атмосферата се случуваат првенствено преку испарување и го овозможуваат планетарниот воден циклус. Концентрираните изданија во асоцијација со високите температури на морската површина помагаат во движењето на тропски циклони, атмосферски реки, атмосферски топлотни бранови и други екстремни временски настани кои можат да навлезат далеку во внатрешноста.

Затоплувањето на океаните се одговорни за белењето на коралите и придонесуваат за миграција на морските видови. Морските топлотни бранови се региони со опасни по живот и постојано покачени температури на водата. Прераспределбата на внатрешната енергија на планетата преку атмосферската циркулација и океанските струи создава внатрешна климатска варијабилност, често во форма на неправилни осцилации, и помага да се одржи глобалната термохалинска циркулација.

Зголемувањето на ТСО претставува 30-40% од глобалното зголемување на нивото на морето од 1900 до 2020 година поради топлинското ширење. Тој е исто така забрзувач на топењето на морскиот мраз, и плимата и осеката на ледникот. Резултирачкото повлекување на мразот било брзо и широко распространето за арктичкиот морски мраз, и во северните фјордови како што се оние на Гренланд и Канада. Влијанијата врз морскиот мраз на Антарктикот и огромните ледени плочи на Антарктикот кои завршуваат во Јужниот Океан варираат во зависност од регионот и исто така се зголемуваат поради затоплувањето на водите. Распадот на ледената плоча Твајтс и нејзините соседи на Западен Антарктик придонеле за околу 10% од порастот на нивото на морето во 2020 година

Дефиниција

График на различни термоклинини (длабочина наспроти температура) врз основа на годишните времиња и географска ширина

Површинската густина на содржината на океанската топлина помеѓу две длабочини е дефинирана како дефинитивен интеграл :

$H=c_p\underset{h2}{\overset{h1}{\int }}\rho (z)T(z)dz$

каде $c_p$ е специфичен топлински капацитет на морската вода, h2 е долната длабочина, h1 е горната длабочина, $\rho (z)$ е профилот на густина на морската вода, и $T(z)$ е температурниот профил. Во SI единици, $H$ има единици џули по квадратен метар (J · m ⁻² ).

Во пракса, интегралот може да се приближи со сумирање на мазна и инаку добро воспитана низа на податоци за температура и густина. Густината на морската вода е функција на температурата, соленоста и притисокот. И покрај студот и големиот притисок на длабочината на океанот, водата е речиси некомпресибилна и ја фаворизира течната состојба за која нејзината густина е максимизирана.

Мерењата на температурата наспроти длабочината на океанот генерално покажуваат горен мешан слој (0-200 м), термоклиа (200–1500 m), и длабок океански слој (>1500 м). Овие гранични длабочини се само груби приближувања. Сончевата светлина продира до максимална длабочина од околу 200 m; топ 80 m од кои е зоната погодна за живеење за фотосинтетски морски живот што покрива над 70% од површината на Земјата. Дејството на брановите и другите површински турбуленции помагаат да се изедначат температурите низ горниот слој.

Глобалната содржина на топлина, 2020 година.

За разлика од површинските температури кои се намалуваат со географската широчина, температурите на длабоките океани се релативно ладни и униформни во повеќето региони во светот. Околу 50% од целиот волумен на океаните е на длабочини под 3000 m (1,85 милји), при што Тихиот Океан е најголемиот и најдлабок од петте океански дивизии. Термоклинот е премин помеѓу горните и длабоките слоеви во однос на температурата, протокот на хранливи материи, изобилството на живот и други својства. Тој е полупостојан во тропските предели, променлив во умерените региони (често најдлабоките во текот на летото) и плитко до непостоечки во поларните региони.

Интегрирањето на густината на површината на океанската топлина над океанскиот слив, или целиот океан, ја дава вкупната содржина на топлина, како што е прикажано на сликата лево. Така, вкупната содржина на топлина на океанот е зафатнински интеграл на производот на температурата, густината и топлинскиот капацитет над тридимензионалниот регион на океанот за кој се достапни податоци. Најголемиот дел од мерењата се извршени на помали длабочини од околу 2000 m (1,25 милји).

Неодамнешни набљудувања и промени

Карта на аномалија на океанската топлина во горниот дел од 700 метри за 2020 година наспроти просекот 1993-2020 година. Некои региони акумулирале повеќе енергија од другите поради распространетите двигатели како што се ветровите и струите.

Бројни независни проучувања во последните години откриле повеќедецениски пораст на топлинска содржина на океаните во горните океански региони што почнал да навлегува во подлабоките региони. Внесувањето на топлина е резултат на постојаната нерамнотежа на затоплувањето во енергетскиот буџет на Земјата, што е најфундаментално предизвикано од антропогеното зголемување на атмосферските стакленички гасови.

Студиите базирани на ARGO покажуваат дека ветровите на површината на океаните, особено суптропските ветрови во Тихиот Океан, ја менуваат вертикалната распространетост на топлината на океаните. Ова резултира со промени меѓу океанските струи и зголемување на суптропското превртување, кое исто така е поврзано со феноменот Ел Нињо и Ла Ниња. Во зависност од стохастичките флуктуации на природната варијабилност, за време на годините на Ла Ниња околу 30% повеќе топлина од горниот океански слој се транспортира во подлабоките океани.

Моделните студии покажуваат дека океанските струи транспортираат повеќе топлина во подлабоките слоеви за време на годините на Ла Ниња, по промените во циркулацијата на ветерот. Годините со зголемено апсорпција на топлина од океанот се поврзани со негативни фази на меѓудекадната тихоокеанска осцилација (IPO). Ова е од особен интерес за климатските научници кои ги користат податоците за да го проценат навлегувањето на топлина од океаните.

Студијата во 2015 година заклучила дека зголемувањето на содржината на топлина во океаните од Тихиот Океан се компензира со нагла дистрибуција на ТСО во Индискиот Океан.

Содржината на топлина во горниот дел на океанот во повеќето северноатлантски региони е доминирана од конвергенција на транспорт на топлина (локација каде што се спојуваат океанските струи), без големи промени во односот на температурата и соленоста.

Надворешни врски

• NOAA Глобална океанска топлина и содржина на сол