13. Süvatsirkulatsioon Ookeani veekonveier / kliima

Teema esitlus: "13. Süvatsirkulatsioon Ookeani veekonveier / kliima"— Esitluse väljavõte:

1 13. Süvatsirkulatsioon Ookeani veekonveier / kliima
ülemise 1-2 km tsirkulatsioon suures osas tingitud tuulest püknokliinide kalded hoovustega geostroofilises tasakaalus 1,5 km peal “nullnivoo” Süsinik ookean: 40 000 GtC (1012 kg süsinikku) maismaa: GtC atmosfäär: 750 GtC CO2 ookean 1%  atmosfäär 150% Ookeani veekonveier / kliima Ääremerede veevahetus

2 Termohaliinne tsirkulatsioon (THC)
suuremastaabiline ookeanivete nii pinna- kui ka süvakihte hõlmav ümberpööramine Pinnakihi Golfi hoovus segu tuuletsirkulatsioonist (80%) ja termohaliinsest tsirkulatsioonist (20%) Süvakihtides on THC osakaal 100%

3 THC jaoks olulised: 1) Tihedus kahekomponendiline. Temperatuuri ja soolsuse “allikad” ja “neelud” paiknevad eri kohtades ning on erisuguse tugevusega 2) Ekvaatori (soojenemine, aurumine) ja pooluste (jahtumine, magevee juurdevool) vahel tekkivad tiheduse erinevused ja rõhu gradient põhjustavad liikumist, mida mõjutab Maa pöörlemine (geostroofika) 3)Sukeldunud veemassidega toimub leviku kestel aeglane segunemine, mis globaalse veeringe jaoks on väga oluline

4 Süvatsirkulatsiooni alternatiivsed nimetused:
(1) abissaalne tsirkulatsioon (abyssal circulation) (2) termohaliinne tsirkulatsioon (thermohaline circulation) (3) meridionaalne ümberpöörav tsirkulatsioon (meridional overturning circulation)

5 THC on barokliinne (st sügavusest sõltuv, isopüknid ja isobaarid lõikuvad) barokliinne tsirkulatsioon ei tarvitse tingimata olla THC Näide: kaks erineva (konstantse) tihedusega veemassi eralduspind kaldub tuulepinge mõjul  barokliinne kummaski kihis olev vesi jääb oma kihi piiresse, sukeldumist ja tõusmist ei toimu # THC

6 Ookeani veekonveier Broeker’i (1991) järgi nimetatakse THC veeringet, mis on koondunud suhteliselt kitsastesse “lintidesse”, veekonveieriks Käivitab pinnavee sukeldumine ja süvavee formeerumine the Greenland-Norwegian Sea, the Labrador Sea, the Mediteranean Sea, the Wedell Sea, the Ross Sea Süvavee levik (NADW, AABW) toimub peamiselt lääneranniku süvahoovustes Süvavee pinnaletõusu on raske lokaliseerida. Hüpoteesid: a) veealustel mägedel/ahelikel ja shelfinõlvadel b) Antarktika ringhoovuses + Ekman pumping Pinnahoovused peavad konveieri sulgema. Atlandi ookeanis NADW väljavool tuleb tagasi kui Lõuna-Aafrika juures olev Benguela hoovus ning THC osa Golfi hoovusest (20% kogu hoovusest)

7 Globaalne ookeani veekonveieri skeem
täistiir ca 1000 aastaga

8 Veekonveier Atlandi ookeanis

9 Antarktika ringhoovus
sügav (kuni põhjani) ja aeglane (10-50 cm/s), kuid transport 125 Sv on väga suur (võrdluseks: Golfi hoovus kuni 1000 m, 100 cm/s, Sv)

10

11 Veekonveieri muutuste ajamastaabid, mõju kliimale
Kas konveierit “tõugatakse” pinnavee sukeldumisega ja külma süvavee formeerumisega või “tõmmatakse” süvavee pinnaletõusuga? Lühemas ajaskaalas (kuni 100 aastat) domineerib “tõukamine”. Pikemas ajaskaalas domineerib “tõmbamine”, st süvavee ülestõusmine turbulentse segunemisega. Lühemas ajamastaabis pinnavee sukeldumise peatumine “seiskab” veekonveieri. Koos sellega blokeerub ka soojuse transport ookeani pinnakihi hoovustega, mis toob kaasa põhjapoolkera kliima jahenemise

12 THC hüsterees soolsusega / magevee juurdevooluga
Kui algne vesi (1) muutub magedamaks, siis punktis (2) THC blokeerub ning vesi muutub külmaks (3). Soolsus peab kasvades ületama väärtuse (4), enne kui vesi läheb jälle soojaks.

13 Hüstereesi põhjuseks on THC mittelineaarsus
Lihtsaim THC kastmudel, Stommel, 1961

14 THC kastmudeli lihtsaim variant
Vooluhulk ehk Tihedus Bilansid eksponentsiaalne lahend, asümptoot Transpordi avaldisest ehk Vooluhulga jaoks ruutvõrrand

15 Termohaliinse tsirkulatsiooni hüsterees
Magevee juurdevoolu kasvamisel ja kahanemisel liigub süsteem mööda erinevaid olekutrajektoore. Väikese difusiooni korral on võimalikud järsud muutused

16 Atlandi termohaliinse tsirkulatsiooni bifurkatsioon kahekordse CO2 kasvu korral

17 Ääremerede süvatsirkulatsioon ja veevahetus
Süvavee sukeldumisel ja pinnaletõusul on sesoonne käik: Vahemeres formeerub süvakihtide vesi talvise konvektsiooni käigus mere idaosas (Levantine Sea) Läänemeres toimub soolase vee pinnaletõus peamiselt talvise konvektsiooni ja halokliini erosiooniga

18 Atlandi ookean - Gibraltar - Vahemeri
temperatuur soolsus

19 Vahemere vee levik Atlandi ookeanis
Soolakeele leviku sügavus on m