เนื่องจากแรงร่วมที่ซับซ้อนในมหาสมุทรตอบสนอง
ต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เว็บสล็อต พลวัตของการหมุนเวียนของมหาสมุทรทั่วโลกกำลังเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศโลกกำลังทำให้มหาสมุทรเคลื่อนตัวไปสู่อนาคตอันน่ากลัวของการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล การเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำและความเป็นกรด ออกซิเจนใต้ผิวดินที่ลดลง และการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพทางทะเลและหน้าที่ของระบบนิเวศที่อาจเกิดขึ้นได้ ทั้งหมดนี้ การหมุนเวียนของมหาสมุทรขนาดใหญ่มีบทบาทสำคัญ นอกเหนือจากผลกระทบและผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในระดับหนึ่งแล้ว มหาสมุทรยังเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมสภาพอากาศโลก การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในระบบที่ซับซ้อนนี้ทำให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อวิทยาศาสตร์และสังคม
การจำลองความเร็วกระแสน้ำในมหาสมุทรใกล้พื้นผิว เครดิต: C. BNING & A. BIASTOCH (IFM-GEOMAR)
ในการหมุนเวียนของมหาสมุทรขนาดใหญ่ ซึ่งมักจะถูกเปรียบเทียบกับสายพานลำเลียงทั่วโลก น้ำผิวดินที่อบอุ่นจะไหลไปทางเหนือจากเส้นศูนย์สูตรของมหาสมุทรแอตแลนติก ทำให้เกิดความร้อนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศ น้ำที่เย็นและหนาแน่นจะจมลงในทะเลกรีนแลนด์และทะเลลาบราดอร์ และกลับสู่มหาสมุทรทางใต้ อินเดีย และแปซิฟิกเป็นกระแสน้ำลึก การไหลเวียนที่พลิกกลับของโลกนี้เป็นกุญแจสู่เสถียรภาพของสภาพอากาศเพราะมีส่วนในการขนส่งความร้อนในมหาสมุทรมากกว่าครึ่งหนึ่งทั่วโลกและทำให้เกิด CO 2 จำนวนมากเก็บไว้ในน้ำทะเลลึกจำนวนมหาศาล โดยไม่สัมผัสกับบรรยากาศ ความแตกต่างในระดับสากลของความหนาแน่นของน้ำ — สร้างขึ้นที่ผิวน้ำทะเลผ่านความร้อนจากแสงอาทิตย์ เมฆและฝน และถูกกัดเซาะโดยการผสมภายในที่เกิดจากลมและกระแสน้ำ — ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของน้ำ แต่อะไรเป็นตัวกำหนดความกระฉับกระเฉงของการไหลเวียนทั่วโลก: ‘การผลัก’ ของน้ำหนาแน่นไปสู่ความลึกในบริเวณขั้วโลก หรือ ‘การดึง’ ของการผสมน้ำเหล่านั้นขึ้นไปทั่วทั้งแอ่งมหาสมุทร
ที่มหาวิทยาลัยคีล ประเทศเยอรมนี
ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 เรามุ่งความสนใจไปที่การผลัก — การจมของน้ำผิวดินที่เย็นยะเยือก เค็ม และหนาแน่นในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ หรือที่รู้จักในชื่อการก่อตัวของน้ำลึก เรารู้สึกว่าเรากำลังก้าวหน้าอย่างน่าตื่นเต้นในการทำความเข้าใจว่าอะไรเป็นตัวขับเคลื่อนสายพานลำเลียงในมหาสมุทร สิ่งที่เราไม่ได้ตระหนักในตอนนั้นคือแรงดึงนั้น – การขึ้นช้าที่เกิดจากการผสมผสานของมหาสมุทร – เป็นส่วนสำคัญของปริศนาทางทะเลขนาดยักษ์นี้
แรงผลักมีบทบาทที่ชัดเจนในการหมุนเวียนของมหาสมุทรลึก: หากแหล่งน้ำลึกและหนาแน่นเพิ่มขึ้นในปริมาตร แอ่งน้ำจะขยายไปสู่แอ่งน้ำลึกทุกแห่งจะเร่งตัวขึ้น แต่น้ำมาจากผิวน้ำถึงส่วนลึกได้อย่างไร? เราเริ่มเห็นการวัดกระแสตรงแบบใหม่ที่น่าสนใจซึ่งสามารถผสม ‘พัสดุ’ ของไหลลงไปที่ระดับความลึก 1 ถึง 2 กิโลเมตรภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ร่วมกับคอมพิวเตอร์รุ่นที่มีความละเอียดสูงรุ่นแรก (โดยทั่วไปแล้วจะเป็นแบบจำลองการพาเมฆแบบกลับหัว) ที่สามารถจำลองกระบวนการนี้ได้ในรายละเอียดที่ชัดเจน เราได้เรียนรู้ว่าการผสมการพาความร้อนแบบลึกนี้เกิดขึ้นเป็นระยะๆ เมื่อความเค็มที่พื้นผิวสูงมาร่วมกับวันที่อากาศหนาวเย็นและมีลมแรงในฤดูหนาวมากพอที่จะทำให้น้ำผิวดินมีความหนาแน่นมากพอที่จะปล่อยให้มันพุ่งลงสู่ส่วนลึกของมหาสมุทร
ดันยังเป็นผู้เล่นหลักในการกักเก็บคาร์บอน เมื่อชั้นผิวและชั้นใต้ผิวน้ำในทะเลเหล่านั้นเย็นและหนาแน่นพอที่จะทำให้เกิดการผสมในแนวดิ่งที่รุนแรง น้ำนี้ซึ่งเติมจากบรรยากาศด้วยออกซิเจนในระดับสูง CO 2และสารอื่นๆ จะถูกถ่ายโอนไปยังส่วนลึก จากที่นั่น กระแสน้ำลึกที่ซับซ้อน ซึ่งส่วนใหญ่โอบล้อมด้านตะวันตกของแอ่งมหาสมุทร กระจายน้ำที่ ‘ระบายอากาศ’ ใหม่ไปทั่วโลก
ดึงออกไปไหน? ฉันต้องใช้เวลาจนถึงปี 1994 กว่าจะได้เห็นความสำคัญที่แท้จริง เมื่อต้องเผชิญกับการจำลองแบบจำลองการไหลเวียนของมหาสมุทรทั่วโลกรุ่นแรกๆ ที่ออกแบบโดย Robbie Toggweiler ที่ห้องปฏิบัติการ Geophysical Fluid Dynamics Laboratory ในเมืองพรินซ์ตัน รัฐนิวเจอร์ซีย์ ฉันรู้สึกตกใจ แบบจำลองนี้แสดงให้เห็นว่าความเร็วลมที่เพิ่มขึ้นอย่างเกินจริงเหนือมหาสมุทรใต้ทำให้กระแสลมไหลเวียนได้ดีขึ้น และมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือตอบสนองด้วยการไหลเวียนที่พลิกกลับเพิ่มขึ้น
จากนั้นฉันก็จำ Johan Sandström ได้ ในปี 1908 นักสมุทรศาสตร์ชาวสวีเดนได้สาธิตอย่างหรูหราว่าการให้ความร้อนที่ระดับความลึกมีความสำคัญต่อการรักษาระดับการหมุนเวียนทั่วโลกในการทดลองในถัง (อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว หม้อไอน้ำจะถูกติดตั้งไว้ในห้องใต้ดิน เพื่อให้น้ำร้อนที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไหลขึ้นไปทางหม้อน้ำของบ้าน) เพื่อให้การหมุนเวียนของมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นเป็นไปอย่างต่อเนื่อง คุณต้องผสมน้ำอุ่นในแนวตั้งลงไปในความลึกของมหาสมุทร ซึ่งจะทำให้ น้ำลึกมีความหนาแน่นน้อยกว่า ทำให้เกิดน้ำขึ้น – นั่นคือดึง
ยังมีอีกมากที่ต้องค้นพบเกี่ยวกับการผสมผสานของมหาสมุทร เรารู้ว่าส่วนใหญ่ขับเคลื่อนโดยลมและกระแสน้ำ ตัวอย่างเช่น ลมสร้างคลื่นพื้นผิวที่กระตุ้นชั้นบนของมหาสมุทรโดยตรง และยังทำให้เกิดการเสียดสีที่พื้นผิวซึ่งสร้างกระแสน้ำขนาดใหญ่และลึกลงไป ในทางกลับกัน กระแสน้ำเหล่านี้สามารถสร้างกระแสน้ำวนแบบ mesoscale ที่ปั่นป่วนได้ ซึ่งเป็นกระแสน้ำคล้ายวงแหวนที่มีรัศมี 10 ถึง 100 กิโลเมตร เมื่อกระแสลมหรือกระแสน้ำส่งผลกระทบกับภูมิประเทศใต้ท้องทะเล คลื่นภายในใต้ผิวน้ำที่สูงชันจะถูกสร้างขึ้น ซึ่งบางส่วนจะแตกเหมือนคลื่นบนชายหาดเพื่อช่วยผสมชั้นความหนาแน่นที่ระดับความลึก พายุเฮอริเคนและเน็กตันในเขตร้อน ซึ่งเป็นกลุ่มของเคย์และปลาขนาดเล็กที่สร้าง ‘การกวนทางชีวภาพ’ ขณะว่ายน้ำ ล้วนเป็นแหล่งรวมของมหาสมุทรอื่นๆ ที่เป็นไปได้
อนาคตจะเป็นอย่างไร? ภายในสิ้นศตวรรษ ภาวะโลกร้อนจะทำให้ปริมาณน้ำฝนเพิ่มขึ้นในบริเวณขั้วโลก ทำให้มหาสมุทรเจือจางพร้อมกับน้ำที่ละลายจากธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ ทั้งหมดนี้จะช่วยลดความเค็มของมหาสมุทรและเมื่อรวมกับอุณหภูมิฤดูหนาวที่อุ่นขึ้น ลดการพาความร้อนลงลึก: การกดจะลดลง แบบจำลองสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันคาดการณ์ว่าการพลิกคว่ำของมหาสมุทรแอตแลนติกจะชะลอตัวลง 30%
แต่ในระยะยาวการเปลี่ยนแปลงในการดึงจะมีความสำคัญ แบบจำลองเดียวกันนี้ชี้ให้เห็นถึงลมที่เพิ่มขึ้นเหนือมหาสมุทรใต้และความเป็นไปได้ที่พายุเฮอริเคนจะรุนแรงขึ้น ทั้งสองจะช่วยเพิ่มการผสมผสานของมหาสมุทรและสามารถชดเชยแนวโน้มไปสู่การไหลเวียนที่ช้าลงได้อย่างมาก การเก็งกำไรมากขึ้นคือบทบาทของการเปลี่ยนแปลงความพร้อมของสารอาหาร ซึ่งจะส่งผลต่อความอุดมสมบูรณ์ของเน็กตันและทำให้เกิดการกวนทางชีวภาพ การสังเกตการณ์มหาสมุทรทั่วโลก แบบจำลองมหาสมุทรที่ปรับปรุงแล้ว สมองอันชาญฉลาด และแนวทางสหสาขาวิชาชีพ ล้วนแต่จำเป็นต่อการพัฒนาพรมแดนของวิทยาศาสตร์นี้ เว็บสล็อต
