Օվկիանոսային հոսանքների ազդեցությունը գլոբալ կլիմայի փոփոխության վրա ֆիզիկական օվկիանոսագիտության ուսումնասիրություններում
Գլոբալ կլիմայի փոփոխությունը պայմանավորված է ոչ միայն ցամաքային մարդկային գործունեությամբ, այլև մեծապես ազդվում է օվկիանոսի դինամիկայով։ Ֆիզիկական օվկիանոսագիտության մեջ օվկիանոսային հոսանքները դիտվում են որպես Երկրի վրա էներգիայի «փոխադրող շարժիչներ». նրանք տեղափոխում են ջերմությունը, աղը և ջրային զանգվածը մեկ տարածաշրջանից մյուսը։ Քանի որ օվկիանոսները պահպանում են ջերմոցային գազերի ավելացման հետևանքով առաջացած ավելցուկային ջերմության ավելի քան 90%-ը, հոսանքների կողմից ջերմության բաշխման եղանակը կորոշի եղանակային օրինաչափությունները, փոթորիկների ինտենսիվությունը, ջերմաստիճանի տատանումները և նույնիսկ միջմայրցամաքային կլիմայական համակարգի փոփոխությունները։ Օվկիանոսային հոսանքները հասկանալը նշանակում է հասկանալ գլոբալ կլիմայի հիմնական շարժիչ ուժերից մեկը։
1. Օվկիանոսային հոսանքները որպես ջերմափոխադրողներ և էներգիայի բաշխման կարգավորիչներ
Օվկիանոսային հոսանքները ձևավորվում են քամու ուժերի, խտության տարբերությունների (ջերմաստիճանի և աղիության ազդեցությամբ), Երկրի պտույտի (Կորիոլիսի էֆեկտ) և օվկիանոսային ավազանների ձևի համադրությամբ։ Մեծ մասշտաբով հոսանքները ձևավորում են շրջանառության համակարգ, որը ջերմությունը արևադարձային շրջաններից, որոնք ստանում են առատ արևի լույս, ուղղորդում է դեպի ավելի զով բարձր լայնություններ։ Այս գործընթացը կայունացնում է համաշխարհային կլիման. առանց օվկիանոսային հոսանքների արևադարձային շրջանները շատ ավելի տաք կլինեին, մինչդեռ բևեռային շրջանները՝ ավելի ցուրտ։
Ամենահայտնի օրինակը Գոլֆստրիմն է և դրա շարունակությունը՝ Հյուսիսատլանտյան հոսանքը, որը տաք ջուր է հասցնում Հյուսիսային Ատլանտիկա: Այս հոսանքը նպաստում է Արևմտյան Եվրոպայի համեմատաբար ավելի տաք կլիմայի ձևավորմանը՝ համեմատած նույն լայնության վրա գտնվող այլ շրջանների հետ: Ֆիզիկական օվկիանոսագրական տեսանկյունից սա ցույց է տալիս, թե ինչպես ջերմության ադվեկցիան (ջերմության փոխանցումը ջրային զանգվածների շարժման միջոցով) կարող է զգալիորեն փոխել տարածաշրջանային կլիման:
2. Թերմոհալինային շրջանառություն և գլոբալ «փոխակրիչ գոտի»
Քամու ազդեցությամբ մակերևութային հոսանքներից բացի, գոյություն ունի խորը, խտության ազդեցությամբ շրջանառություն, որը հայտնի է որպես ջերմահալինային շրջանառություն: Խտության տարբերությունները առաջանում են սառեցման, գոլորշիացման, ծովային սառույցի սառչման (որը մեծացնում է մնացած ջրի աղիությունը) և անձրևի ու սառույցի հալման հետևանքով քաղցրահամ ջրի ներմուծման հետևանքով: Հյուսիսային Ատլանտիկայում մակերևութային ջրերը կարող են բավականաչափ սառն ու աղի դառնալ, որպեսզի խորը ջրային զանգվածներ ձևավորեն (օրինակ՝ Հյուսիսային Ատլանտիկայի խորը ջրեր): Այս ջրային զանգվածները այնուհետև հոսում են օվկիանոսի խորքերով դեպի հարավային կիսագունդ և կապվում են այլ շրջաններում վերելքի գործընթացների հետ:
Այս համակարգը հաճախ անվանում են «գլոբալ փոխադրիչ գոտի», չնայած իրականում այն շատ ավելի բարդ է։ Սակայն էությունը պարզ է. ջերմահալինային շրջանառությունը կապում է աշխարհի օվկիանոսները՝ տեղափոխելով ջերմություն և ածխածին տասնյակներից մինչև հարյուրավոր տարիների ընթացքում։ Եթե այս շրջանառությունը թուլանա կամ փոխվի, գլոբալ տաքացման օրինաչափությունները և տարածաշրջանային կլիման նույնպես կարող են փոխվել։
3. Օվկիանոսային հոսանքներ և կլիմայի հետադարձ կապ
Օվկիանոսային հոսանքները ոչ միայն արձագանքում են կլիմայի փոփոխությանը, այլև կարող են ուժեղացնել կամ թուլացնել այն: Ֆիզիկական օվկիանոսագիտության մեջ կարևոր հետադարձ կապերն են՝
1. Սառույց-ալբեդո հետադարձ կապ. Բևեռային շրջաններ ջերմություն տեղափոխող հոսանքները կարող են արագացնել ծովային սառույցի հալումը: Ծովային սառույցի քանակի նվազումին զուգընթաց, մուգ օվկիանոսի մակերեսը կլանում է ավելի շատ արեգակնային ճառագայթում, մեծացնելով տեղական տաքացումը և արագացնելով հալումը:
2. Քաղցրահամ ջրի շրջանառության հետադարձ կապ. Գրենլանդիայի սառույցի հալվելը և բարձր լայնություններում տեղումների ավելացումը քաղցրահամ ջուր են ավելացնում Հյուսիսային Ատլանտիկային: Քաղցրահամ ջուրը նվազեցնում է աղիությունը և խտությունը, այդպիսով խոչընդոտելով խորջրյա ջրերի ձևավորմանը: Սա կարող է թուլացնել հիմնական շրջանառությունները, ինչպիսին է Ատլանտյան միջօրեական շրջադարձային շրջանառությունը (AMOC):
3. Ծովի մակերևույթի ջերմաստիճան-մթնոլորտային հետադարձ կապ. Հոսանքների փոփոխությունները կարող են փոխել ծովի մակերևույթի ջերմաստիճանը (ԾՄՋ): ԾՄՋ-ն ազդում է գոլորշիացման, ամպագոյացման, օդային ճնշման օրինաչափությունների և տեղումների տեղակայման վրա: Այլ կերպ ասած, օվկիանոսային հոսանքները կարգավորում են մթնոլորտի «վառելիքը»:
Այս երեք օրինակները ցույց են տալիս, որ շրջանառության փոքր փոփոխությունները կարող են շղթայական ազդեցություններ առաջացնել կլիմայական համակարգի վրա։
4. ENSO. հոսանքների, քամիների և գլոբալ կլիմայի փոխազդեցության օրինակ
Էլ Նինյո-Հարավային տատանումների (ENSO) երևույթը հոսանքների և կլիմայի փոխկապակցվածության դասական օրինակ է: Խաղաղ օվկիանոսի արևադարձային հատվածում պասիվ քամիները սովորաբար տաք ջուրը մղում են դեպի արևմուտք, մինչդեռ սառը, սննդարար նյութերով հարուստ ջուրը բարձրանում է դեպի արևելք: Էլ Նինյոյի ժամանակ պասիվ քամիները թուլանում են, հոսանքները և ջերմաստիճանի գրադիենտները տեղաշարժվում են, վերելքը թուլանում է, և տաք ջուրը տարածվում է դեպի կենտրոնական-արևելյան Խաղաղ օվկիանոս: Հետևանքները տարածվում են ամբողջ աշխարհում մթնոլորտային հեռահաղորդակցության միջոցով. տեղումների օրինաչափությունների փոփոխություններ Հարավարևելյան Ասիայում և Ավստրալիայում, տեղումների ավելացում Հարավային Ամերիկայի որոշ հատվածներում և փոթորիկների օրինաչափությունների խախտումներ տարբեր ավազաններում:
Ֆիզիկական օվկիանոսագրական տեսանկյունից, ENSO-ն ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող են օվկիանոսում մակերևութային հոսանքների և Կելվին/Ռոսբիի ալիքների փոփոխությունները փոփոխել կլիման եղանակների միջև և նույնիսկ տարիների ընթացքում: Կլիմայի փոփոխության համատեքստում հատուկ հետաքրքրություն կա այն հարցի շուրջ, թե արդյոք գլոբալ տաքացումը կփոխի ENSO-ի ինտենսիվությունը, հաճախականությունը կամ բնութագրերը, չնայած սա շարունակում է մնալ ակտիվ հետազոտական թեմա՝ օվկիանոս-մթնոլորտ հետադարձ կապի բարդության պատճառով:
5. Հոսանքի դերը ջերմության կուտակման և մակերեսային տաքացման «դադարի» մեջ
Օվկիանոսը կարող է կլանել մեծ քանակությամբ ջերմություն՝ այն կուտակելով վերին շերտերում կամ փոխանցելով խորքեր՝ ուղղահայաց խառնման, սուբդուկցիայի և ջերմահալինային շրջանառության միջոցով: Որոշ ժամանակահատվածներում մակերևութային օդի ջերմաստիճանի տաքացումը, կարծես, դանդաղում է երկարաժամկետ միտման համեմատ: Տարբեր ուսումնասիրություններով հիմնավորված բացատրություններից մեկն այն է, որ քամիների և հոսանքների փոփոխությունների պատճառով ավելի շատ ջերմություն է «քաշվում» օվկիանոս, մասնավորապես՝ մակերևույթի տակ:
Սա նշանակում է, որ օվկիանոսային հոսանքները ազդում են այն բանի վրա, թե ինչպես է գլոբալ տաքացումը «արտահայտվում» մակերեսին։ Տաքացումը չի անհետանում, բայց այն կարող է տարբեր կերպ բաշխվել օվկիանոս-մթնոլորտ համակարգում՝ ազդելով ընկալումների և միջնաժամկետ կլիմայական դինամիկայի վրա։
6. Օվկիանոսային հոսանքներ, ածխածին և կապը կլիմայի փոփոխության հետ
Չնայած ֆիզիկական օվկիանոսագրության հիմնական ուշադրության կենտրոնում դինամիկան է, հոսանքները նույնպես կարևոր դեր են խաղում ածխածնի ցիկլում: Մակերևութային հոսանքները կարգավորում են CO₂-ի փոխանակումը օվկիանոսի և մթնոլորտի միջև, մինչդեռ խորը շրջանառությունը երկար ժամանակահատվածում պահպանում է լուծված ածխածինը: Վերև բարձրանալը կարող է ածխածնով հարուստ ջուր բերել մակերես, որը հետո կարող է CO₂ արտանետել մթնոլորտ՝ կախված քիմիական և կենսաբանական պայմաններից: Եվ հակառակը, խորտակվող ջրային զանգվածների տարածքները կարող են «փակել» ածխածինը խորքում:
Այլ կերպ ասած, փոփոխվող հոսանքները կարող են փոխել օվկիանոսի՝ որպես ածխածնի կլանիչ գործելու ունակությունը։ Եթե այս ունակությունը նվազի, մթնոլորտում CO₂ կուտակման արագությունը կարող է աճել՝ արագացնելով գլոբալ տաքացումը։
7. Օվկիանոսային հոսանքների փոփոխությունների ազդեցությունը ծայրահեղ եղանակային պայմանների և էկոհամակարգերի վրա
Հոսանքների և ծովի մակերևույթի ջերմաստիճանի փոփոխությունները կարող են մեծացնել ծովային ջերմային ալիքների հավանականությունը, ինչը կարող է հանգեցնել կորալների գունաթափմանը, տեղաշարժել ձկների բնակավայրերը և խաթարել սննդային շղթան: Մթնոլորտային տեսանկյունից, ավելի տաք արևադարձային փոթորիկները կարող են ուժեղացնել արևադարձային փոթորիկները՝ գոլորշիացման միջոցով ապահովելով թաքնված էներգիա: Հոսանքները, որոնք տաքացնում են որոշակի շրջաններ կամ երկարացնում են տաք ջրի տևողությունը, կարող են մեծացնել փոթորիկների ուժգնացման ռիսկը:
Ավելին, ափամերձ հոսանքների փոփոխությունները կարող են ազդել տեղումների, մառախուղի և ափամերձ շրջանների մոտ ցամաքի ջերմաստիճանի վրա: Շատ դեպքերում կլիմայի փոփոխությունը ուժեղացնում է օվկիանոսի շերտավորումը, նվազեցնում է խառնումը և կարող է թուլացնել խորքերից սննդանյութերի մատակարարումը: Ֆիզիկապես սա կրկին կապված է հոսանքների դինամիկայի և ջրի սյան կայունության հետ:
8. Ֆիզիկական օվկիանոսագիտության հետազոտական մարտահրավերներն ու մեթոդները
Հոսանքների ազդեցությունը համաշխարհային կլիմայի վրա գնահատելու համար անհրաժեշտ են դիտարկումներ և մոդելավորում: Հոսանքները և ջերմաստիճան-աղիության փոփոխականությունը քարտեզագրելու համար օգտագործվում են այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիք են Argo լողացող սարքերը, արբանյակային բարձրաչափությունը, դրեյֆերները, ակուստիկ դոպլերային հոսանքի պրոֆիլավորիչները (ADCP) և տրանսօվկիանոսային խարիսխները: Օվկիանոսային շրջանառության մոդելները և գլոբալ կլիմայական մոդելները օգնում են ստուգել փոփոխությունների սցենարները, ներառյալ AMOC արձագանքները, վերելքի փոփոխությունները և մակերևութային հոսանքների օրինաչափությունների տեղաշարժերը:
Մարտահրավերները նշանակալի են, քանի որ օվկիանոսը տուրբուլենտ է, բազմամասշտաբ և ուժեղ փոխազդեցության մեջ է մթնոլորտի հետ: Անորոշություններ են առաջանում նաև հեռավոր շրջաններում (օրինակ՝ Հարավային օվկիանոսում) սահմանափակ պատմական տվյալների և մոդելներում դժվար ներկայացված փոքրածավալ խառնման գործընթացների բարդության պատճառով:
Եզրակացություն
Ֆիզիկական օվկիանոսագրության մեջ օվկիանոսային հոսանքները հիմնական բաղադրիչ են, որոնք կարգավորում են ջերմության բաշխումը, ազդում ածխածնի ցիկլի վրա և ձևավորում են տարածաշրջանային և գլոբալ կլիմայական օրինաչափությունները: Քամու ազդեցությամբ առաջացող մակերևութային հոսանքները և ջերմահալինային շրջանառությունը միասին գործում են որպես հսկա տրանսպորտային համակարգ, որը կարող է կայունացնել կլիման՝ միաժամանակ առաջացնելով փոփոխականություն, ինչպիսին է ENSO-ն: Երբ կլիմայի փոփոխությունը փոփոխում է ջերմաստիճանը, աղիությունը, քամիները և քաղցրահամ ջրի ներհոսքը, օվկիանոսային հոսանքները կարող են համապատասխանաբար փոխվել, և այդ փոփոխությունները կարող են վերականգնվել՝ ուժեղացնելով կամ փոխելով կլիմայի փոփոխության ընթացքը:
Հետևաբար, օվկիանոսային հոսանքների հասկացողությունը ոչ միայն ծովային գիտության հարց է, այլև կարևորագույն հիմք կլիմայի փոփոխության կանխատեսման, ափամերձ տարածքներին հարմարվողականության ռազմավարությունների մշակման և ծովային էկոհամակարգերի ու ռեսուրսների դիմադրողականությունը պահպանելու համար: Երկարաժամկետ դիտարկումները և ավելի ու ավելի առաջադեմ մոդելավորումը բանալին են օվկիանոսի «զարկերակը» հասկանալու համար, որը կարգավորում է Երկրի կլիման:
