Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Rok 2022 – początek wodorowej rewolucji?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Światowe oceany pochłaniają około 25% antropogenicznej emisji dwutlenku węgla, z czego sam Ocean Południowy pochłania aż 40% – czyli nawet 4 miliardy ton – co czyni go najważniejszym regionem spowalniającym globalne ocieplanie. Modele klimatyczne przewidują, że zmiana klimatu powinna spowodować zmniejszenie zdolności Oceanu Południowego do pochłaniania węgla z atmosfery. Jednak dane obserwacyjne temu przeczą. W ostatnich dekadach takie zjawisko nie zaszło. Léa Olivier i F. Alexander Haumann z Instytutu Alfreda Wegenera wyjaśnili na łamach Nature Climate Change, dlaczego nie zachodzą zjawiska przewidziane przez modele.
Rola, jaką odgrywa Ocean Południowy w spowalnianiu ocieplenia klimatu jest ściśle związana z cyrkulacją oceaniczną w regionie. Zależy od tego, jak wiele wody z głębin wynurzy się na powierzchnię i ponownie zanurzy. W trakcie tego procesu dochodzi do uwolnienia CO2 z wód oceanicznych, pochłonięcia CO2 i jego transportu w głębokie partie oceanu. To, ile dwutlenku węgla pochłonie Ocean Południowy zależy od tego, ile tego gazu wydostanie się wraz z wodą z głębin oceanicznych. Im więcej przetransportuje woda z głębi, tym mniej pochłoną wody powierzchniowe.
Woda wydobywająca się z oceanicznych głębin jest bardzo stara. Nie było jej na powierzchni od setek i tysięcy lat. Przez ten czas akumulowała ona naturalny dwutlenek węgla. Gdy powraca na powierzchnię, uwalnia go do atmosfery. Jednocześnie takie powracające wody zmniejszają zdolność wód powierzchniowych do absorbowania CO2. Modele klimatyczne mówią, że coraz silniejsze wiatry zachodnie, które zyskują na sile z powodu globalnego ocieplenia, będą powodowały, że coraz więcej wody z głębin będzie wydobywało się na powierzchnię. W dłuższym terminie powinno to zmniejszyć zdolność Oceanu Południowego do absorbowania CO2 z atmosfery. Jednak, wbrew modelom, w ostatnich dekadach nie odnotowano, by Ocean Południowy pochłaniał mniej dwutlenku węgla niż wcześniej. Pomimo tego, że siła wiatrów zachodnich rzeczywiście wzrosła.
Głębokie wody oceaniczne na Oceanie Południowym znajdują się poniżej 200 metrów pod powierzchnią. Są bardziej słone, bogatsze w składniki odżywcze i cieplejsze od wód powierzchniowych. Zawierają też dużą ilość CO2, który jest przechowywany w głębokich partiach oceanu od bardzo dawna, pochodzi sprzed epoki przemysłowej. Z kolei wody powierzchniowe są mniej słone, chłodniejsze i zawierają mniej dwutlenku węgla. Dzięki różnicy w gęstości obu warstw wody z głębi nie mogą łatwo wydostać się na powierzchnię.
Na potrzeby badań uczeni wykorzystali dane biogeochemiczne dotyczące właściwości wód Oceanu Południowego, zebrane przez liczne ekspedycje naukowe w latach 1972–2021. Przyjrzeli się długoterminowym anomaliom, zmianom we wzorcach cyrkulacji i właściwościach wody. Brali przy tym pod uwagę wyłącznie te procesy, które powiązane są z mieszaniem się obu warstw wody, a nie – na przykład – procesy biologiczne.
Zauważyli, że od lat 90. XX wieku różnica pomiędzy obiema masami wody się zwiększyła. Wody powierzchniowe stały się mniej słone w wyniku napływu do Oceanu Południowego olbrzymiej ilości słodkiej wody z roztapiających się lodowców, lodu morskiego i zwiększonych opadów. Ta zwiększona różnica we właściwościach obu warstw powoduje, że wody powierzchniowe stanowią jeszcze trudniejszą do pokonania barierę dla wód z głębin. To jednak nie wszystko.
„Odświeżone” przez słodką wodę wody powierzchniowe spowodowały, że nie doszło do osłabienia zdolności Oceanu Południowego do pochłaniania CO2. Sytuacja może jednak ulec zmianie, gdy różnica pomiędzy obiema warstwami wody stanie się mniejsza. Okazuje się, że takie ryzyko istnieje. Z badań Olivier i Haumanna wynika bowiem, że od lat 90. górna granica głębokich warstw wody przybliżyła się do powierzchni o 40 metrów. A im bliżej powierzchni się znajdzie, tym bardziej obie warstwy wody będą podatne na mieszanie przez coraz silniejsze wiatry zachodnie.
Nie można zresztą wykluczyć, że proces ten już się rozpoczął, na co wskazują wyniki badań opublikowane przed 4 miesiącami w PNAS. Jeśli tak, to w najbliższych latach możemy być świadkami procesu utraty przez Ocean Południowy części zdolności do pochłaniania dwutlenku węgla. Potrzebujemy więcej danych, by stwierdzić, czy rzeczywiście dochodzi do uwalniania większej ilości CO2 z głębokich partii oceanu. Szczególnie przydatne będą dane z miesięcy zimowych, gdy ma miejsce mieszanie się wód, mówi profesor Haumann i przypomina, że Instytut Wegenera będzie prowadził tego typu badania w ramach międzynarodowego programu Antarctica InSync, którego celem jest koordynacja badań w Antarktyce i na Oceanie Południowym.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Światowa Organizacja Meteorologiczna (WMO) opublikowała raport na temat gazów cieplarnianych w atmosferze w roku 2024. Nie napawa on optymizmem. Raport rozpoczyna się słowami: poziomy trzech najpowszechniej występujących długotrwałych gazów cieplarnianych, dwutlenku węgla, metanu i tlenku azotu pobiły w 2024 roku rekordy. Pomiędzy rokiem 2023 a 2024 poziom CO2 w niskich warstwach atmosfery zwiększył się o 3,5 ppm, to największy wzrost rok do roku od czasu rozpoczęcia regularnych pomiarów w 1957 roku. Wzrost ten był napędzany emisją CO2 ze źródeł kopalnych, zwiększoną emisją z pożarów oraz zmniejszonym pochłanianiem przez lądy i oceany, co może wskazywać na działanie sprzężenia zwrotnego.
W 2024 roku średnie stężenie CO2 przy powierzchni Ziemi osiągnęło 423,9 ppm. Warto zwrócić uwagę na przyspieszenie tempa wzrostu. W latach 60. XX wieku stężenie dwutlenku węgla wzrastało średnio o 0,8 ppm/rok, natomiast w dekadzie 2011–2020 było to średnio 2,4 ppm/rok. W ciągu ostatnich 10 lat (2014–2024) średnia wyniosła 2,57 ppm.
Ubiegłoroczny wzrost o 3,5 ppm był rekordowy, wyższy niż dotychczasowy rekord 3,3 ppm z 2016 roku i znacznie wyższy niż 2,4 ppm z roku 2023. Co więcej, ten duży wzrost miał miejsce pomimo tego, że antropogeniczna emisja CO2 w roku 2024 utrzymała się praktycznie na tym samym poziomie co w roku 2023.
Od 1960 roku ludzkość wyemitowała do atmosfery około 500 miliardów ton węgla. Z tego około połowa została pochłonięta przez oceany i lądy. Problem jednak w tym, nie nie możemy bez końca liczyć na te źródła pochłaniania węgla. Wraz ze wzrostem temperatury oceany są w stanie pochłonąć coraz mniej CO2, gdyż gaz ten gorzej rozpuszcza się w wodzie o wyższej temperaturze. Wyższe temperatury oznaczają też pojawianie się okresów ekstremalnych susz. Z jednej strony oznacza to częstsze pożary, w wyniku których dochodzi do emisji węgla do atmosfery i zmniejszania pokrywy roślinnej, z drugiej zaś, stres wywołany temperaturami i niedoborami wody również może spowodować zmniejszone pochłanianie węgla przez roślinność. Za przykład niech posłużą niedawne badania australijskich uczonych, którzy zauważyli, że w pierwszej dekadzie obecnego wieku doszło do radykalnej zmiany, w wyniku której wilgotne lasy tropikalne Australii stały się emitentem netto węgla.
Z raportu WMO dowiadujemy się, że w rekordowym ubiegłym roku wzrostu stężenia CO2 w atmosferze ekosystemy lądowe i oceany są prawdopodobnie odpowiedzialne za 1,1 ppm tego wzrostu. Średnia globalna temperatura była najwyższa od 1850 roku i po raz pierwszy była o 1,5 stopnia wyższa niż w epoce przedprzemysłowej. Było to spowodowane zarówno długoterminowym ociepleniem klimatu, jak i pojawieniem się zjawiska El Niño. W wyniku połączenia obu czynników doszło do zmian w rozkładzie regionalnych temperatur i opadów, co wpłynęło na wchłanianie i uwalnianie CO2 przez rośliny oraz liczbę i wielkość pożarów. Cieplejsze oceany wyemitowały też więcej węgla niż zwykle. Jednak główną przyczyną anomalii zarejestrowanej w roku 2024 był zmniejszenie wchłaniania netto węgla przez ekosystemy oraz zwiększenie emisji z pożarów, stwierdzają autorzy raportu.
Naukowcy obawiają się, że ekosystemy morskie i lądowe coraz mniej efektywnie pochłaniają dwutlenek węgla, zatem coraz większa część antropogenicznej emisji pozostaje w atmosferze, przyspieszając globalne ocieplenie.
Usuwanie antropogenicznego CO2 z atmosfery jest uzależnione od wymiany pomiędzy miejscami jego wchłaniania. Wymiana ta trwa w skalach od lat (pochłanianie przez wody powierzchniowe oceanów), po setki tysięcy lat (wietrzenie skał). Spowolnienie wchłaniania CO2 jest dodatkowo potęgowane przez powolne pochłanianie energii cieplnej przez głębiny oceaniczne. W wyniku tego raz wyemitowany dwutlenek węgla pozostaje w atmosferze praktycznie bez końca. Inaczej jest w przypadku metanu, którego czas istnienia w atmosferze wynosi około 9 lat. Gaz ten jest usuwany w wyniku utleniania, czytamy w dokumencie.
W epoce przedprzemysłowej w atmosferze utrzymywała się równowaga pomiędzy emisją a pochłanianiem i poziom dwutlenku węgla wynosił 278,3 ppm. Obecnie przekroczył 420 ppm, co oznacza wzrost o ponad 50%.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Jądro wewnętrzne Ziemi, sztywne bogate w żelazo ciało stałe o średnicy 1250 kilometrów powoli rośnie, w miarę jak płynne jądro zewnętrzne ochładza się i krystalizuje. Specjaliści od dawna nie mogą dość do porozumienia, kiedy rozpoczął się ten proces. Jedni uważają, że trwa on od ponad 2 miliardów lat, zdaniem innych to proces stosunkowo niedawny, liczący sobie nie więcej niż pół miliarda lat. Badań nie ułatwia fakt, że nie wystarczy po prostu stwierdzić, kiedy materiał jądra schłodził się na tyle, by skrystalizować.
Jeśli założymy, że jądro zbudowane jest z czystego żelaza, to temperatura topnienia żelaza wcale nie musi być punktem odniesienia dla określenia temperatury, w której ono krystalizuje. Tak jak woda może wymagać schłodzenia nawet do -30 stopni Celsjusza zanim spadnie grad, tak i żelazne jądro może potrzebować znacznie niższej temperatury, by krystalizować. Wcześniejsze badania pokazywały, że żelazne jądro musiałoby schłodzić się o 800–1000 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia zanim skrystalizuje. Jednak symulacje pokazały, że gdyby osiągnęło tak niską temperaturę, doszłoby do gwałtownego wzrostu jądra wewnętrznego i zniknięcia pola magnetycznego Ziemi. Tymczasem badania sejsmiczne oraz badania magnetyzmu skał wykazały, że do takiego wydarzenia nigdy nie doszło.
Autorzy nowych badań uważają, że do powstania stałego jądra wystarczyło, by w przeszłości materiał schłodził się zaledwie o 250 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia. Jak jednak możliwe jest tak niewielkie schłodzenie – pamiętajmy, że musimy uwzględniać tutaj też olbrzymie ciśnienie wewnątrz Ziemi – i ciągłe istnienie stałego jądra wewnętrznego? Naukowcy odpowiedzieli na to pytanie, symulując obecność w jądrze innych pierwiastków, takich jak krzem, siarka, tlen i węgiel. Każdy z nich istnienie w warstwach położonych powyżej, zatem może istnieć też w jądrze. A musimy tutaj opierać się na symulacjach, bo do samego jądra nie jesteśmy w stanie dotrzeć, by zbadać jego skład chemiczny.
Naukowcy przeprowadzili komputerową symulację jądra składającego się ze 100 000 atomów, które zostaje poddane ciśnieniu takiemu, jak we wnętrzu Ziemi. Śledzili w jaki sposób, w temperaturze stosunkowo niewiele niższej mogą tworzyć się tam zbitki atomów podobne do kryształów, które dały początek krystalizacji.
Badania dały zaskakujący wynik. Okazało się, że krzem i siarka, pierwiastki o których zawsze sądzono, że są obecne w jądrze, spowalniały krystalizację. Innymi słowy, gdyby powszechnie występowały one w jądrze, temperatura musiałaby spaść znacznie bardziej, by zaczęło się tworzyć jądro wewnętrzne. Natomiast obecność węgla przyspieszała krystalizację. Kolejne testy wykazały, że jeśli węgiel stanowi w jądrze 2,4% jego masy, to konieczne byłoby schłodzenie o 420 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia żelaza. To zbyt dużo. Jeśli jednak węgiel to 3,8% masy jądra, wystarczy temperatura o 266 stopni niższa niż temperatura topnienia. To jedyny zakres, który wyjaśnia zarówno istnienie jądra wewnętrznego, jak i jego obecne rozmiary.
Wyniki badań sugerują, że w jądrze Ziemi węgla jest więcej niż przypuszczano i że bez jego odpowiedniego udziału, mogłoby nie dojść do powstania jądra wewnętrznego.
Ze szczegółowymi wynikami analizy można zapoznać się w artykule Constraining Earth’s core composition from inner core nucleation.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.