Wat is thermoalische circulatie

Thermoaline circulatie is een oceaanstroom die essentieel is voor het leven op aarde

thermoaline circulatie

Bewerkte en verkleinde afbeelding van Frantzou Fleurine, is beschikbaar op Unsplash

Wereldwijde thermoalische circulatie (CTG), thermosaline of thermohaline circulatie, is een concept dat verwijst naar de beweging van oceaanwater door alle hemisferen, verantwoordelijk voor de verwarming en koeling van bepaalde regio's. Het woord "termoalina" komt van het woord "termohalina", waarbij het voorvoegsel "term" verwijst naar temperatuur en het achtervoegsel "halina" verwijst naar zout.

De belangrijkste oorzaak van dit oceanografische fenomeen is het verschil in dichtheid tussen zeestromingen - dat wordt bepaald door de hoeveelheid zout en de temperatuur van het water. Met de opwarming van de aarde en het smelten van de poolijskappen neemt de zoutconcentratie af, waardoor de thermoaliene circulatie kan stoppen.

  • Wat is de opwarming van de aarde?

Sommige wetenschappers hebben gewaarschuwd dat dit scenario catastrofaal zou kunnen zijn voor de mensheid door de hoeveelheid waterstofsulfide (H2S) in de oceaan en in de atmosfeer aanzienlijk te verhogen. Dit gas, met een hoog potentieel om de ozonlaag te beschadigen, was verantwoordelijk voor de massale uitsterving in het verleden. Begrijpen:

  • Wat is de ozonlaag?

Hoe thermoalische circulatie werkt

In de oceaan als geheel bevindt het zoute water zich aan de oppervlakte - omdat het heter is dan het water met minder zout. Deze twee regio's vermengen zich niet, behalve in sommige speciale gevallen, zoals in de thermoaline circulatie.

Planeet aarde, gekenmerkt door breedteverschillen, ontvangt een grotere hoeveelheid zonne-energie op de evenaar, het gebied dat zich het dichtst bij de zon bevindt. Zo is in dit gebied de hoeveelheid zeewaterverdamping groter, wat dientengevolge een grotere zoutconcentratie veroorzaakt.

Een ander fenomeen dat de zoutconcentratie in de oceaan verhoogt, is de vorming van ijs. Dus zowel in de gebieden met de grootste verdamping van zeewater als in de gebieden waar ijsvorming plaatsvindt, is er een hogere zoutconcentratie.

Het deel met de hoogste zoutconcentratie is dichter dan het deel met het minste zout. Dus wanneer een deel van de oceaan dat een hoger zoutgehalte bevat in contact komt met een deel met een lager zoutgehalte, wordt er een stroom gevormd. Het gebied met de hoogste dichtheid (met de hoogste zoutconcentratie) wordt opgeslokt en ondergedompeld door het gebied met de laagste dichtheid (met de laagste zoutconcentratie). Deze onderdompeling zorgt voor een zeer grote en langzame stroom, een zogenaamde thermoaline circulatie.

Bekijk hoe de beweging van de thermoalinecirculatie plaatsvindt in de animatie gemaakt door NASA in de onderstaande video:

Deze animatie toont een van de belangrijkste regio's waar zeestroming wordt gepompt in de Noord-Atlantische Oceaan rond Groenland, IJsland en de Noordzee. De oceaanstroom aan het oppervlak brengt nieuw water naar deze regio van de Zuid-Atlantische Oceaan via de Golfstroom, en het water keert terug naar de Zuid-Atlantische Oceaan via de Noord-Atlantische Diepe Waterstroom. De voortdurende instroom van warm water in de poolzee van de Noord-Atlantische Oceaan houdt de regio's rond IJsland en Zuid-Groenland het hele jaar door praktisch vrij van zee-ijs.

De animatie toont ook een ander kenmerk van de wereldwijde oceaancirculatie: de Antarctische Circumpolaire Stroom. Het gebied rond zuiderbreedte 60 is het enige deel van de aarde waar de oceaan over de wereld kan stromen zonder dat er land onderweg is. Als gevolg hiervan stromen oppervlakte- en diep water van west naar oost rond Antarctica. Deze circumpolaire beweging verbindt de oceanen van de planeet en zorgt ervoor dat de circulatie van diepe Atlantische wateren in de Indische en Stille Oceaan toeneemt en de oppervlaktecirculatie wordt afgesloten met de stroom naar het noorden in de Atlantische Oceaan.

De kleur van de oceaan aan het begin van de animatie geeft de dichtheid van het oppervlaktewater weer, waarbij de donkere gebieden dichter zijn en de lichte gebieden minder dicht. Bij animatie wordt de beweging versneld om het begrip van het fenomeen te verbeteren. Maar in werkelijkheid is deze beweging erg traag en is het moeilijk om deze te meten of te simuleren.

thermoaline

Afbeelding van Kathleen Miller aangepast

Het stopzetten van de thermoalinecirculatie kan rampzalig zijn

In de afgelopen twee decennia is er in de wetenschappelijke gemeenschap een groeiende bezorgdheid ontstaan ​​over het stoppen van de thermo-alkalische circulatie. Terwijl de temperatuur op aarde stijgt, zijn de ijskappen en arctische regio's van Groenland in een alarmerend tempo begonnen te smelten. Het noordpoolgebied, dat ongeveer 70% van al het zoete water op aarde bevat, verdunt de zoutconcentratie in de oceaan.

De afname van de zoutconcentratie onderbreekt de stroom van de stroom die wordt gegenereerd door de dichtheidsgradiënt. Volgens een studie gepubliceerd door het tijdschrift Nature is de nettostroom van de thermoaline-circulatie sinds de jaren vijftig met 30% afgenomen.

Deze vertraging van de thermoalinecirculatie kan de temperatuurdaling in bepaalde regio's verklaren. Hoewel de algemene temperatuur op aarde stijgt, zal de afwezigheid van hete stromingen in natuurlijk voorkomende regio's resulteren in lagere temperaturen.

Maar er is nog veel onzekerheid over de effecten van koelstromen. Als de temperatuur een beetje daalt, kunnen ze de effecten van de opwarming van de aarde in regio's als Europa eenvoudig tegengaan.

Dit betekent niet dat de rest van de wereld zoveel geluk zal hebben. In een donkerder scenario kan een drastische vermindering van de thermoaliene circulatie een aanzienlijke temperatuurdaling veroorzaken. Als de vertraging aanhoudt, kunnen Europa en andere regio's die afhankelijk zijn van thermo-minerale circulatie om het klimaat redelijk warm en mild te houden, een ijstijd verwachten.

Een meer verontrustend resultaat van het stoppen van de thermoalinecirculatie is het mogelijke uitlokken van een anoxische gebeurtenis - anoxische wateren zijn gebieden van zeewater, zoet water of grondwater die geen opgeloste zuurstof meer bevatten en een ernstiger toestand van hypoxie vormen.

Anoxische gebeurtenissen zijn in verband gebracht met verstoring van zeestromingen en opwarming van de aarde in de prehistorische periode van de aarde. Naarmate de oceanen stagneren, wordt het zeeleven actiever. Oceanische organismen zoals plankton, die niet genoeg bewegingen hebben om de stroming tegen te gaan, hebben de mogelijkheid om zich in grote aantallen voort te planten.

Naarmate de biomassa van de oceaan toeneemt, begint de hoeveelheid zuurstof in de oceaan te dalen. Het leven in de oceanen heeft zuurstof nodig om te overleven, maar bij veel organismen is het verkrijgen van zuurstof moeilijk. Zuurstofarme gebieden kunnen in dode zones veranderen, gebieden waar een groot deel van het zeeleven niet kan overleven.

Tijdens deze anoxische gebeurtenissen in het verleden van de aarde kwamen grote hoeveelheden waterstofsulfide vrij uit de oceanen. Dit schadelijke gas wordt in verband gebracht met massa-uitstervingen, aangezien zoogdieren en planten niet kunnen overleven met zijn aanwezigheid in de atmosfeer.

Dezelfde onderzoekers toonden ook aan dat het vrijkomen van dit gas de ozonlaag zou hebben beschadigd. Deze theorie werd ondersteund door fossiele gegevens die littekens vertoonden die verband hielden met ultraviolette straling (UV). Enorme hoeveelheden UV-straling zouden het uitsterven van terrestrische organismen verder vergemakkelijken. Het menselijk leven, zoals we dat kennen, zal in deze omgevingsomstandigheden onmogelijk zijn.

Een feit dat nog angstaanjagender is, is dat, telkens wanneer massa-extinctie en stopzetting van thermoaline plaatsvond, de aarde recordtemperaturen en hoge koolstofgehaltes in de atmosfeer had. Tijdens het uitsterven van het Perm-Trias bereikten de atmosferische koolstofniveaus 1000 ppm. De huidige concentraties zijn 411,97 ppm (delen per miljoen). De aarde heeft nog lang geen catastrofale koolstofniveaus bereikt, maar dat is geen reden om die kwestie los te laten.

Men moet beseffen dat, zodra de thermoalische circulatie stopt, deze niet opnieuw kan worden gestart zonder dat er iets minder dan een miljoen jaar voorbij is gegaan!