Anar al contingut

Calfament dels oceans

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Change in total heat content of earth.svg
Calfament dels oceans
Archiu:1955- Ocean heat content - CAPS 0 .svg
El contingut de calor de l'oceà (OHC) ha anat aumentant durant décades a mida que l'oceà ha estat absorbint la major part del excés de calor resultant de les emissions de gasos d'efecte hivernàcul procedents de les activitats humanes. [1] El gràfic mostra el OHC calculat per a una profunditat en l'aigua de 700 i 2000 metros.

El contingut de calor de l'oceà (OHC) o l'absorció de calor de l'oceà (OHU) és l'energia absorbida i almagasenada per els oceans. Per a calcular el contingut de calor en l'oceà, és necessari medir la temperatura de l'oceà en varis llocs i múltiples profunditats. El consum de calor de l'oceà és el resultat de l'integració de la densitat d'àrea d'un canvi en l'energia entálpica sobre una conca oceànica o un oceà sancer.[2] En registres recents, entre 1971 i 2018, l'aument de la calor que contenen els oceans va representar més del 90% de l'excés d'energia de la Terra procedent del calfament global,[3][4] és dir que els oceans han absorbit gran part de l'excés de calor en el planeta.[5] El principal catalisador d'este aument ha segut el forzamiento antropogénico a través de l'aument de les emissions de gasos d'efecte hivernàcul. En 2020, aproximadament un terç de l'energia afegida als oceans s'havia propagat a profunditats inferiors a 700 metros. [6] [7]que convencionalment serien més fredes que les aigües superficials.


En 2023, els oceans del món varen tornar a ser els més calents segons el récort històric i varen superar el màxim récort anterior de 2022.[8] Les cinc observacions més altes de la calor de l'oceà en profunditats de fins a 2000 metros varen ser registrades entre els anys 2019 i 2023.[9] L'oceà Pacífic Nort, l'oceà Atlàntic Nort, la mar Mediterrànea i l'oceà Austral varen registrar les observacions de calor més altes en més de xixanta anys de medicions globals.[10]Per a març de 2024, la superfície oceànica del planeta terra ha completat dotze mesos consecutius de les més altes temperatures registrades.[11]

El contingut de calor de l'oceà i l'aument del nivell de la mar són indicadors importants del canvi climàtic.[12]


L'aigua de l'oceà té la capacitat d'absorbir energia solar perque l'aigua té una capacitat calorífica molt major que els gasos atmosfèrics.[6] Com a resultat, uns pocs metros en la capa superior de l'oceà contenen més energia que tota l'atmòsfera terrestre. [13] Des de mediats de el XX, bucs i estacions d'investigació han pres mostres de les temperatures de la superfície de la mar i de les temperatures a profunditats majors en tot el planeta. Des de l'any 2000, una ret en expansió de casi 4.000 gomes robòtiques Argo ha registrat anomalies de temperatura, o del canvi en el contingut de calor de l'oceà. En les millores implementades en la recolecció de senyes en les últimes décades, s'ha analisat que el contingut de calor de la part superior de l'oceà ha aumentat a un ritme accelerat, per fenomens com el canvi climàtic i el Fenomen del Chiquet.[14] La taxa neta de canvi en els primers 2000 metros entre 2003 i 2018 va ser +0.58±0.08 W/m² (o guany mig anual d'energia de 9,3 zettajulios ). Encara és difícil medir la cantitat de calor en l'oceà durant periodos prolongats en la suficient precisió i cobrint àrees i profunditats significatives. Esta dificultat explica l'incertitut en les sifres.

Els canvis en la temperatura de l'oceà afecten, directament als ecosistemes en els oceans i també a atres ecosistemes en la terra. Per eixemple, existixen múltiples impactes en els ecosistemes costers, com a manglars i ciènages, aixina les comunitats que depenen dels seus elements i els seus servicis ecosistémicos . Els efectes directes inclouen variacions en el nivell de la mar i el gèl marí, canvis en l'intensitat del cicle de l'aigua i la migració de la vida marina, [15]aixina com l'erosió costera i el blanqueamiento de corals.[14]

Càlculs

[editar | editar còdic]
Archiu:1997 Thermoclines.svg
Gràfic en anglés de diferents termoclinas o capes d'aigua. (profunditat versus temperatura de l'oceà ) segons les estacions i la latitut

El càlcul del contingut de calor de l'oceà està estretament alineat en el valor de l'entalpia en la superfície de l'oceà, també cridada entalpia potencial . D'esta manera, els canvis de OHC, per les seues sigles en anglés (ocean heat content) es fan més fàcilment comparables als intercanvis de calor de l'aigua de mar en el gèl, l'aigua dolça i l'aire humit. [16] [17] La OHC sempre s'informa com un canvi o com una "anomalia" en relació en una llínea de base. Els valors positius també quantifiquen l'absorció de calor de l'oceà (OHU- ocean heat uptake) i són variables útils per a analisar on estan sent almagasenades la major part de l'energia que capta el planeta derivades del calfament global.[18] En cobrir una porció major al 70 per cent de la superfície terrestre,l'oceà ha absorbit el 90 per cent del calfament derivat de l'emissió de gasos d'efecte hivernàcul. [19]

Per a calcular el contingut de calor de l'oceà, es requerixen medicions de la temperatura de l'oceà a partir de mostres d'aigua de mar recolectades en múltiples llocs i profunditats distintes. [20] L'integració de la densitat d'àrea de la calor de l'oceà sobre una conca oceànica, o tot l'oceà, dona com resultat el contingut total de calor de l'oceà. Per lo tant, el contingut calorífic total de l'oceà és una integral de volum del producte de la temperatura, la densitat i la capacitat calorífica en la regió tridimensional de l'oceà per a la qual estan les senyes disponibles. [21] Gran part de les medicions s'han realisat a profunditats inferiors als 2000 metros i s'ha identificat que la major cantitat de l'energia absorbida per l'oceà està entre la superfície i els 700 metros de profunditat.[19]


Per a calcular la densitat d'àrea del contingut de calor de l'oceà entre dos profunditats s'usa una integral definida: [2] [21]

___MATH_0___

On ___MATH_1___ és la capacitat calorífica específica del aigua de mar, h2 és la profunditat inferior, h1 és la profunditat superior, ___MATH_2___ és el perfil de densitat de l'aigua de mar in situ, i ___MATH_3___ és el perfil de temperatura conservadora . ___MATH_4___ es definix a una única profunditat h0 generalment elegida com la superfície de l'oceà. En unitats de el SI, ___MATH_5___ té unitats de juliol per metro quadrat (J·m −2 ).

En la pràctica, l'integral es pot aproximar per mig de la suma, utilisant una seqüència de senyes in situ, bona i de confiança; comprenent temperatura (t), pressió (p), salinitat (s) i la seua corresponent densitat (ρ). El valor de la temperatura conservadora ___MATH_6___ és un valor traduït, relatiu a la pressió de referència (p0) en h0. En càlculs anteriors s'ha utilisat un substitut conegut com temperatura potencial. [22]

En comparar les medicions de temperatura versus les medicions de profunditat de l'oceà generalment apareix una capa mixta superior (0–200 metros), una termoclina (200-1500 metros), i una capa oceànica profunda (>1500 metros). Estes profunditats dels llímits són només valors aproximats. La llum solar penetra fins a una profunditat màxima d'uns 200 metros; els 80 metros superiors, són coneguts com una zona habitable per a la vida marina fotosintética marina, àrea que cobrix més del 70% de la superfície de la Terra.[23] L'acció de les ones i unes atres turbulències superficials contribuïxen a balancejar les temperatures en tota la capa superior.

A diferència de les temperatures superficials que disminuïxen en la latitut, les temperatures de les zones més profundes de l'oceà són relativament fredes i uniformes en gran part de les regions del món.[24] Aproximadament el 50% de tot el volum de l'oceà es troba a profunditats inferiors a 3000 metros, sent l'Oceà Pacífic la porció més gran i profunda de les cinc seccions oceàniques.

Medicions

[editar | editar còdic]
Archiu:Argo floats in Feb. 2018 colour coded by country.png
La distribució global de gomes actives en la matriu Argo [25]

Les medicions del contingut de calor de l'oceà presentaven dificultats, especialment abans del desplegament de les gomes Argo, les senyes de la qual són de lliure accés.[26] Tenint en conte que la calor és transferida entre les distintes pareas de l'oceà i els cicles estacionals, existixen dificultats per a distinguir entre les tendències de calfament global a llarc determini i la variabilitat climàtica.[27] Eixemples d'estos factors que aumenten la complexitat de l'anàlisis són les variacions causades per El Chiquet-Oscilació del Sur o els canvis en el contingut de calor de l'oceà provinents de les erupció volcàniques.[28]

Argo és un programa internacional de gomes robòtiques de perfilamiento desplegats en tot el planeta des de principis de el XXI.[29]Les 3.000 unitats inicials del programa s'havien ampliat a casi 4.000 unitats per a l'any 2020. Cada cicle de medició dura dèu dies, inicialment, el dispositiu descendix mil metros i es deixa dur per la corrent durant els següents nou dies. Després descendix a 2000. metros i medix la temperatura, la salinitat (conductivitat) i la profunditat (pressió), durant l'últim dia d'ascens a la superfície.[30]Ya en la superfície, el dispositiu transmet les senyes del perfil de profunditat i la posició horisontal a través de relevadores o relés satelitales abans de repetir el cicle.[31]


A partir de 1992, els altímetros del satèlit Jason de la série de satèlits TOPEX/Poseidón i posteriors han observat la calor de l'oceà, integrant-ho verticalment, aspecte que és un component important de l'aument del nivell de l'mar.[32] Des del 2002, GRACE i GRACE-FO han monitoreado de forma remota els canvis oceànics per mig de gravimetria, [33]com per eixemple la pèrdua de gèl glaciar en Gorenlandia.[34] L'associació entre Argo i les medicions satelitales ha produït millores contínues en les estimacions de OHC i atres propietats oceàniques globals.[25]

Causes de l'absorció de calor

[editar | editar còdic]
Archiu:Oceans of Climate Change.ogv
El oceanógrafo Josh Willis analisa la capacitat calorífica de l'aigua, realisa un experiment per a demostrar la capacitat calorífica utilisant un globo d'aigua i descriu cóm la capacitat de l'aigua per a almagasenar calor afecta el clima de la Terra.

La calor que absorbixen els oceans representa més del 90% de l'absorció total de la calor que hi ha en el planeta com a conseqüència dels canvis induïts pels humans en la composició de l'atmòsfera terrestre.[13][35] Este alt percentage es deu a que les aigües en la superfície de l'oceà i baix d'ella -especialment la turbulenta capa superior mixta- posseïxen una inèrcia tèrmica major que la corfa continental exposta del planeta, les regions polars, o l'atmòsfera. Un cos en gran inèrcia tèrmica almagasena una gran cantitat d'energia per la seua capacitat calorífica volumètrica i transmet energia eficaçment segons la seua coeficient de transferència de calor. Gran part de l'energia adicional que ingressa al planeta a través de l'atmòsfera és absorbida i retinguda en l'oceà.[36][37]

Archiu:Earth's Heat Accumulation.png
Inventari de calor de la Terra (acumulació d'energia) en ZJ per als components del sistema climàtic de la Terra en relació en 1960 i de 1960 a 2018. La part superior de l'oceà (0 a 300 m, llínea blava clar i 0 a 700 m, sombreado blava clar) representa la major cantitat de guany de calor.

L'absorció de calor planetària o el contingut de calor representa tota l'energia agregada o eliminada del sistema climàtic. [38] Pot calcular-se com una acumulació en el temps de les diferències (o desequilibris ) observats entre la radiació total entrante i eixint. CERES i atres instruments remots han estimat els canvis en el desequilibri des de l'òrbita terrestre, i els han comparat en estudis in situ de canvis en l'inventari de calor en els oceans, la terra, el gèl i l'atmòsfera.[39] [40] Es creu que els auments en el contingut de calor planetària durant el periodo 2005-2019 superen les incertituts de les medicions. [35]


En l'oceà, l'irradiancia solar equatorial és absorbida per les aigües superficials tropicals i impulsa la propagació de la calor cap a les zones polars terrestres. La superfície marina intercanvia energia que ha segut absorbida per la troposfera inferior a través de l'acció del vent i les ones. En el temps, un desequilibri sostingut en el presupost energètic de la Terra permet un fluix net de calor cap a o des d'una major profunditat oceànica a través de la conducció tèrmica, el anegamiento i la surgencia.[41] [42]Les lliberacions de calor que van a l'atmòsfera es produïxen majorment a través de l'evaporament i contribuïxen al cicle planetari de l'aigua . [43] Les lliberacions concentrades de calor, en relació en les altes temperatures de la superfície de la mar contribuïxen a la formació de ciclons tropicals, rius atmosfèrics, ones de calor atmosfèriques i uns atres fenomens meteorològics extrems que poden adinsar-se en la superfície terrestre. [10] [44]En conjunt, estos processos fan que l'oceà siga la reserva tèrmica més gran del planeta Terra, actuant com sumidero i com a font d'energia. [45]

Archiu:20230706 Excess heat absorbed through ocean's surface - global warming.svg
La temperatura de l'aire en la superfície de les masses terrestres ha aumentat més ràpidament que la temperatura de la superfície de la mar .

Des de la perspectiva de les regions terrestres i cobertes de gèl, la seua porció d'absorció de calor es reduïx i es retarda per l'inèrcia tèrmica que és dominant en l'oceà.[46] Encara que l'aument promig de la temperatura de la superfície terrestre ha excedit el de la superfície de l'oceà per la menor inèrcia (menor coeficient de transferència de calor) de la terra sòlida i el gèl, les temperatures aumentarien més ràpidament i en major mida sense la presència de l'oceà. Els manglars, com a hàbitats costers, representen el 14% de la captura del carbono per part de l'oceà global i el 1% de la captura de carbono que realisen els boscs.[47]


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ «Calfament de l'oceà | Signes vitals» (en és). Climate Change: Vital Signs of the Planet. Consultat el 2024-06-18.
  2. ↑ 2,0 2,1 Dijkstra, Henk A. (2008). Dynamical oceanography, [Corr. 2nd print.] edició, Berlin: Springer Verlag, p. 276. ISBN 9783540763758.
  3. ↑ «la-mar ¿Per qué aumenta la temperatura de la mar?» (en és). National Geographic. Consultat el 2024-05-15.
  4. ↑ Earth System Science Data.12(3)
    2013–2041.ISSN 1866-3516.doi:10.5194/essd-12-2013-2020.Consultat el 2024-05-15.
  5. ↑ Advances in Atmospheric Sciences.38(4)
    523–530.ISSN 0256-1530.doi:10.1007/s00376-021-0447-x.Consultat el 2024-05-15.
  6. ↑ 6,0 6,1 LuAnn Dahlman and Rebecca Lindsey. «Climate Change: Ocean Heat Content». National Oceanic and Atmospheric Administration.
  7. ↑ «Study: Deep Ocean Waters Trapping Vast Store of Heat». Climate Central.
  8. ↑ Advances in Atmospheric Sciences.ISSN 0256-1530.doi:10.1007/s00376-024-3378-5.
  9. ↑ «Oceans break record for highest temperatures five years in a row» (en en). RFI. Consultat el 2024-05-15.
  10. ↑ 10,0 10,1 «Annual 2023 Global Climate Report | National Centers for Environmental Information (NCEI)» (en en). www.ncei.noaa.gov. Consultat el 2024-05-15.
  11. ↑ «March 2024 – 10th consecutive record warm month globally | Copernicus». climate.copernicus.eu. Consultat el 2024-05-15.
  12. ↑ «[1]». Consultat el 2024-05-15 (en en-US).
  13. ↑ 13,0 13,1 «Vital Signs of the Plant: Ocean Heat Content». NASA. Consultat el 2021-11-15.
  14. ↑ 14,0 14,1 «Ocean temperature hit record high in February 2024, EU scientists say» (en inglés). Reuters. Consultat el 2024-06-14.
  15. ↑ «Ocean warming : causes, scale, effects and consequences. And why it should matter to everyone. Executive summary». International Union for Conservation of Nature.
  16. ↑ Journal of Physical Oceanography.33(5)
    945–963.doi:10.1175/1520-0485(2003)033<0945:PEACOV>2.0.CO;2.
  17. ↑ Journal of Physical Oceanography.43(5)
    838–862.ISSN 0022-3670.doi:10.1175/jpo-d-11-0188.1.
  18. ↑ «Els oceans, cada volta més calents: cinc anys consecutius de récort» (en és). www.nationalgeographic.com.es. Consultat el 2024-06-14.
  19. ↑ 19,0 19,1 «Calfament de l'oceà | Signes vitals» (en és). Climate Change: Vital Signs of the Planet. Consultat el 2024-06-14.
  20. ↑ US EPA. «Climate Change Indicators: Ocean Heat» (en en). www.epa.gov. Consultat el 2023-02-28.
  21. ↑ 21,0 21,1 Geoscientific Model Development Discussions.14(10)
    6445–6466.ISSN 1991-959X.doi:10.5194/gmd-2020-426.
  22. ↑ Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «Citas».
  23. ↑ «photic zone (oceanography)». Encyclopædia Britannica Online. Consultat el 2021-12-15.
  24. ↑ MarineBio. «The Deep Siga» (en en-us). MarineBio Conservation Society. Consultat el 2020-08-07.
  25. ↑ 25,0 25,1 «About Argo». Scripps Institute of Oceanography, UC Sant Diego. Consultat el 2023-01-27.
  26. ↑ «Acknowledging Argo» (en en-us). Argo. Consultat el 2024-06-16.
  27. ↑ «Argo and climate change» (en en-us). Argo. Consultat el 2024-06-16.
  28. ↑ EPISTEMUS.15(30)
    39–45.ISSN 2007-8196.doi:10.36790/epistemus.v15i30.160.Consultat el 2024-06-16.
  29. ↑ (2000).Physics Today.53(7)doi:10.1063/1.1292477.
  30. ↑ «Argo data system» (en en-us). Argo. Consultat el 2024-06-16.
  31. ↑ Dona-li C.S. Destin. «The Argo revolution». climate.gov.
  32. ↑ «Ocean Surface Topography from Space: Ocean warming estimates from Jason». NASA Jet Propulsion Laboratory.
  33. ↑ (2021).Earth System Science Data.doi:10.5194/essd-2021-220.
  34. ↑ Geophysical Research Letters.36(19)ISSN 0094-8276.doi:10.1029/2009GL040222.Consultat el 2024-06-16.
  35. ↑ 35,0 35,1 Environmental Research: Climate.1(1)
    013001.ISSN 2752-5295.doi:10.1088/2752-5295/ac6f74.
  36. ↑ «Transfer and Storage of Heat in the Oceans». UCAR Center for Science Education. Consultat el 2023-11-17.
  37. ↑ (1985).Science.229(4716)
    857–850.doi:10.1126/science.229.4716.857.
  38. ↑ «CERES Science». NASA. Consultat el 2023-11-17.
  39. ↑ Geophysical Research Letters.48(13)doi:10.1029/2021GL093047.
  40. ↑ Geophysical Research Letters.48(16)doi:10.1029/2021GL093624.
  41. ↑ «Air-Siga interaction: Teacher's guide». American Meteorological Society. Consultat el 2022-02-22.
  42. ↑ «Ocean Motion : Definition : Wind Driven Surface Currents - Upwelling and Downwelling». Consultat el 2022-02-22.
  43. ↑ «NASA Earth Science: Water Cycle». NASA. Consultat el 2021-10-27.
  44. ↑ Laura Snider. «2020 was a record-breaking year for ocean heat - Warmer ocean waters contribute to siga level rise and strengthen storms». National Center for Atmospheric Research.
  45. ↑ Michon Scott. «Earth's Big Heat Bucket». NASA Earth Observatory.
  46. ↑ «Ocean warming» (en en). www.iucn.org. Consultat el 2024-06-18.
  47. ↑ «My Mangroves, My Livelihood | IUCN» (en en). www.iucn.org. Consultat el 2024-06-18.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Calfament_dels_oceans&oldid=731708»