Oceany schładzają Ziemię bardziej, niż się wydawało
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
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
Zęby rekinów to niezwykle skuteczne narzędzie do cięcia mięsa upolowanych zwierząt. Rekiny znane są z tego, że przez całe życie wymieniają tę śmiercionośną broń. W końcu od ostrych zębów zależy ich przeżycie. Okazuje się jednak, że w miarę zakwaszania się oceanów, zęby rekinów mogą stawać się słabsze i bardziej podatne na uszkodzenia. A to może postawić pod znakiem zapytania możliwość przetrwania rekinów.
Naukowcy z Niemiec postanowili zbadać, jak zachowają się zęby rekinów w różnych scenariuszach zakwaszenia oceanów. Wzrost kwasowości wód oceanicznych jest napędzany głównie przez antropogeniczną emisję dwutlenku węgla, który jest pochłaniany przez oceany. Obecnie średnie pH oceanów wynosi 8,1. Do roku 2300 spodziewane jest jego obniżenie do 7,3, co oznacza, że woda stanie się niemal 10-krotnie bardziej kwaśna.
Podczas swoich badań uczeni wykorzystali zęby żarłaczy rafowych czarnopłetwych zebranych przez nurków w akwarium, z którym przetrzymywane są te ryby. Z ponad 600 zębów wybrano 16, które były w doskonałym stanie oraz 36, które zostały użyte do pomiarów. Zęby podzielono na 2 grupy, z których każda była przez 8 tygodni przechowywana w 20-litrowym zbiorniku z morską wodą. W jednym zbiorniku woda miała odczyn pH 8,1, w drugim zaś – pH 7,3.
Okazało się, że zęby ze zbiornika z bardziej kwaśną wodą były znacznie bardziej uszkodzone. Naukowcy stwierdzili obecność widocznych uszkodzeń, takich jak pęknięcia i dziury, uszkodzenia korzeni i osłabienie struktury. Zęby ze zbiornika z bardziej kwaśną wodą miały też większy obwód. Nie oznacza to, ze urosły, ale ich powierzchnia stała się bardziej nieregularna, co skutkowała jej zwiększeniem. Takie nieregularności mogą z jednej strony zwiększać zdolność zębów do cięcia mięsa, jednak z drugiej osłabiają zęby i powodują, że są one bardziej narażone na pękanie.
Autorzy badań podkreślają, że użyli zębów, których rekiny się pozbyły. Zatem nie zachodziły w nich potencjalne procesy ponownej mineralizacji. W przypadku zębów znajdujących się w szczęce rekina sytuacja może być znacznie bardziej złożona. Może mieć miejsce szybsza remineralizacja czy wymiana zębów. Jednak w wodach bardziej kwaśnych procesy te będą z pewnością bardziej kosztowne energetycznie, mówi profesor Sebastian Fraune z Uniwersytetu Heinricha Heine w Düsseldorfie.
Nawet niewielki wzrost kwasowości wód oceanicznych może mieć negatywny wpływ na wiele gatunków zwierząt. Uszkodzenia mogą kumulować się przez długi czas, a zwierzęta nie będą w stanie ich naprawić lub też koszt naprawy będzie bardzo duży. To zaś może zagrozić przetrwaniu poszczególnych osobników lub całych gatunków. To przypomnienie, że zmiany klimatu mają wpływ na całe łańcuchy pokarmowe i ekosystemy, ostrzega główny autor badań, Maximilian Baum z Düsseldorfu.
Z badaniami można zapoznać się na łamach Frontiers in Marine Science.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Humbaki przepływające w pobliżu Australii zmieniły termin migracji, a przyczyna tego stanu rzeczy leży prawdopodobnie w ocieplających się wodach Oceanu Południowego. Profesor Rebecca Dunlop z University of Queensland poinformowała, że badania akustyczne i zwiady lotnicze prowadzone wzdłuż wschodnich wybrzeży Australii pokazały, że humbaki wracają z północy na południe o 3 tygodnie wcześniej, niż robiły to 21 lat temu.
W 2003 roku szczyt migracji na południe przypadał na początek października. W 2024 roku była to połowa września, stwierdziła Dunlop. O ile termin migracji w sposób naturalny może zmieniać się z roku na rok o około 2 tygodnie, to od 2021 roku obserwujemy wyraźne przesunięcie, dodaje uczona.
W miesiącach zimowych – pamiętajmy, że mówimy tutaj o półkuli południowej – humbaki niemal nie jedzą. Migrują w tym czasie z letnich miejsc żerowania na południu w kierunku obszarów subtropikalnych i tropikalnych, gdzie się rozmnażają. Czas migracji dobierają tak, by upewnić się, że zostają w wodach Antarktyki na tyle długo, by nagromadzić odpowiednią ilość tłuszczu i białka, które wystarczą im w czasie migracji na północ i z powrotem oraz na rozmnażanie się.
Naukowcy zauważyli, że wyraźna w ostatnich latach zmiana terminu migracji zbiega się ze znacznym zmniejszeniem zasięgu lodu morskiego. Mniej lodu morskiego, oznacza mniej glonów, którymi żywi się kryl. A mniej kryla dostępnego przed migracją może zmuszać humbaki do wcześniejszego powrotu z północy, stwierdza Dunlop.
Gdy w latach 60. XX wieku zaprzestano polowań na humbaki, wschodnioaustralijska populacja liczyła zaledwie około 300 osobników. Obecnie jest ich około 40 000. Badaliśmy, że wcześniejsze opuszczenie północnych regionów rozrodu może być spowodowane zbytnim zagęszczeniem zwierząt, ludzkiej aktywności na Wielkiej Rafie czy innymi czynnikami. Jednak o ile populacja zwiększała się przez ostatnich 21 lat, to do wyraźnej zmiany migracji doszło po 2021 roku, kiedy to rosnąca temperatura wody wpłynęła na pokrywę lodową wokół Antarktyki, mówi doktor Dunlop. Uczona dodaje, że podobną zmianę widać też w innych populacjach humbaków, tych z regionów Ameryki Południowej oraz zachodniego wybrzeża Australii.
Obawiam się, że w pewnym momencie dojdzie do spadku urodzin, gdyż samice nie będą miały wystarczająco dużo energii, by odbyć migrację na północ, urodzić młode i wrócić z nim na południowe żerowiska, stwierdza Dunlop. Obecnie trwają badania mające sprawdzić, czy czas migracji na północ również uległ zmianie.
Źródło: Southern Ocean humpback whales are shifting to an earlier return migration, https://www.nature.com/articles/s41598-025-07010-9
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Od XIX wieku nauka wie, że zdolność materiałów do absorbowania promieniowania elektromagnetycznego jest równoważna ich zdolności do emitowania tego promieniowania. Zjawisko to odkrył w 1859 roku Gustaw Kirchhoff, który sformułował prawo promieniowania cieplnego nazwane jego nazwiskiem. W ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli poszukiwać metamateriałów zdolnych do złamania tego prawa. Udało się przed 2 laty, jednak obserwowane zjawisko było słabe. Teraz naukowcy z Pennsylvania State University donieśli o „dramatycznym” odejściu od prawa Kirchhoffa. Daje to nadzieję, że w przyszłości osiągnięcia tego typu można będzie wykorzystać w praktyce.
Możliwość silnego naruszenia prawa Kirchhoffa to nie tylko nowy sposób na kontrolowanie promieniowania cieplnego, to też metoda znaczącego poprawienia działania urządzeń do wytwarzania użytecznej energii czy jej rejestrowania. Na przykład ogniwa fotowoltaiczne muszą – zgodnie z prawem Kirchhoffa – wyemitować energię z powrotem w kierunku Słońca. Ta energia jest dla nas stracona. Jeśli jednak ogniwa słoneczne emitowałyby tę energię w innym kierunku niż obecnie, moglibyśmy umieścić tam kolejne ogniwo, które zaabsorbowałoby część tej energii, zwiększając efektywność całego panelu. Taka strategia zbliżyłaby nas do pozyskiwania energii słonecznej z wydajnością bliską granicy wyznaczonej przez prawa termodynamiki, mówi główny autor badań Zhenong Zhang.
Naukowcy z Penn State stworzyli materiał, który składa się z pięciu 440-nanometrowych warstw arsenku galu indu (InGaAs) domieszkowanych elektronowo. Im głębiej położona była warstwa, tym większe było domieszkowanie. Całość umieszczono na 100-nanometrowej warstwie srebra, a całość przeniesiono na krzemowe podłoże. Tak przygotowaną próbkę podgrzano do temperatury 267 stopni Celsjusza i poddano oddziaływaniu pola magnetycznego o natężeniu 5T. W takich warunkach stosunek zdolności absorpcji do emisji wyniósł 0,43, podczas gdy zgodnie z prawem Kirchhoffa powinien wynieść 1. Co więcej, złamanie symetrii zaobserwowano w szerokim zakresie kątów padania promieniowania oraz w zakresie promieniowania podczerwonego rozciągającym się od 13 do 23 mikrometrów.
Autorzy badań uważają, że dalszy postęp na tym polu może doprowadzić do stworzenia nowej klasy diod czy tranzystorów, bardziej efektywnych ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń związanych z zarządzaniem energią cieplną.
Źródło: Observation of Strong Nonreciprocal Thermal Emission, https://arxiv.org/pdf/2501.12947
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ponad 20% powierzchni światowych oceanów, czyli ponad 75 milionów kilometrów kwadratowych, pociemniało w ciągu ostatnich dwóch dekad, informują naukowcy. Ocean ciemnieje, gdy dochodzi do zmian właściwości optycznych wody, co z kolei wpływa na głębokość strefy eufotycznej, która jest domem dla 90% życia morskiego i miejscem gdzie światło słoneczne i światło odbite od Księżyca napędzają zjawiska ekologiczne.
Thomas W. Davies i Tim Smyth z University of Plymouth wykorzystali dane satelitarne oraz modelowanie numeryczne w analizie corocznych zmian głębokości stref eufotycznych na całej planecie. Okazało się, że pomiędzy rokiem 2003 a 2022 aż 21% powierzchni oceanów, zarówno obszarów przybrzeżnych, jak i otwartych wód, stało się ciemniejszych.
Gdy uwzględnimy procesy fotobiologiczne napędzane przez światło słoneczne, w latach 2003–2022 głębokość strefy eufotycznej zmniejszyła się o ponad 100 metrów na powierzchni 9,4 milionów km2 (2,6%) światowych oceanów. W tym samym czasie głębokość strefy eufotycznej zmniejszyła się o ponad 50 metrów na powierzchni 32,5 milionów kilometrów kwadratowych (9%), a o 10 metrów na powierzchni 68,4 mln km2. W latach 2003–2022 średnia głębokość strefy eufotycznej za dnia zmniejszyła się o ponad 50% na powierzchni 369 248 km2 oceanu, a o 10% na powierzchni 32 446 924 km2, czytamy w opublikowanym artykule. Jednak ocean nie tylko ciemnieje. Około 10% jego powierzchni, ponad 37 milionów km2, stało się jaśniejsze w ciągu ostatnich 20 lat.
W tej chwili nie wiemy dokładnie, jak te zmiany mogą wpływać na ekosystem oceanu i całej planety. Należy się jednak spodziewać, że taki wpływ będzie. Autorzy badań sądzą, że na obszarach przybrzeżnych zmiany w głębokości strefy eufotycznej spowodowane są zmianami w obecności składników odżywczych, materiału organicznego i osadów spływających z lądów, na co z kolei wpływ ma działalność rolnicza oraz opady. Na otwartym oceanie zmiany mogą być spowodowane dynamiką zakwitu glonów oraz zmianami temperatury wód powierzchniowych, co zmniejsza penetrację światła.
Największe zmiany głębokości strefy eufotycznej zostały zaobserwowane w regionach oddziaływania Prądu Zatokowego oraz wokół Arktyki i Antarktyki. To obszary, które doświadczają największych zmian w wyniku ocieplania się klimatu. Znaczące pociemnienie wód obserwuje się też u wybrzeży i na akwenach zamkniętych, takich jak Morze Bałtyckie, gdzie pociemnienie spowodowane jest przez opady niosące z lądów osady oraz substancje odżywcze, jak nawozy sztuczne. Substancje te stymulują wzrost planktonu, który, wraz z naniesionymi osadami, zmniejsza przejrzystość wody.
Z kolei wokół Wysp Brytyjskich pociemniały Morze Północne, Morze Celtyckie, wschodnie wybrzeża Anglii i Szkocji, wybrzeża Walii oraz niektóre części Morza Irlandzkiego, a pojaśniał Kanał La Manche oraz obszar rozciągający się na północ od Szkocji po Orkady i Szetlandy.
Źródło: Darkening of the Global Ocean
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.