Oceany

Woda pokrywa około 71% powierzchni Ziemi, zatem wszystkie kontynenty razem wzięte stanowią zaledwie mniej niż 1/3 powierzchni naszej planety. Z tego powodu oceany mają szczególne znaczenie dla klimatu Ziemi.

Oceany oddziałują głównie poprzez:

a) pochłanianie i odbijanie promieniowania słonecznego,
b) magazynowanie ciepła,
c) transport ciepła, 
d) wywoływanie znacznych zmian w systemie klimatycznym, 
e) dostarczanie pary wodnej do atmosfery (są głównym jej źródłem), 
f)  wymianę gazów (np. CO₂) z atmosferą.

Oceany pochłaniają promieniowanie słoneczne i są magazynami ciepła

Ziemia otrzymuje ze Słońca całą energię dostępną w globalnym ekosystemie, dlatego ważnym zagadnieniem jest co dzieje się z promieniowaniem słonecznym docierającym do Ziemi. Wiemy na przykład, że patrzenie na śnieg potrafi oślepić. Obiekty w jasnych kolorach, jak lód i śnieg, odbijają większość promieniowania słonecznego. Obiekty ciemne natomiast pochłaniają większość docierającego promieniowania słonecznego i nagrzewają się przy tym, czego możemy doświadczyć choćby wsiadając latem do samochodu, który ma ciemne obicia siedzeń i stał dłuższy czas na słońcu. Patrząc na Ziemię z kosmosu dostrzeżemy te same zależności. 

Czapy lodowe na biegunach są widoczne w kolorze białym [3], podobnie wielkie pustynie [2] są widoczne w jasnych kolorach. Oceany i wilgotne lasy równikowe [1] są ciemne. Oceany odbijają tylko około 6% promieniowania słonecznego. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że średnie albedo Ziemi wynosi około 30% to stanie się oczywiste, że większość promieniowania docierającego ze Słońca jest pochłaniana przez oceany.
Jeśli wybierzesz się nad Morze Śródziemne w maju lub wrześniu to przekonasz się, że temperatura powietrza zapewni Ci odczucie przyjemnego ciepła (około 24-28°C). Jednakże gdybyś chciał wtedy skorzystać z kapieli w morzu, to w maju woda będzie jeszcze chłodna po zimie, natomiast we wrześniu jej temperatura będzie wyższa i dogodna do kąpieli. Możemy stąd wyciągnąć wniosek, że chociaż w obu miesiącach temperatura powietrza była taka sama, to temperatura wody w maju była niższa, gdyż morze ochładza się i ociepla wolniej niż ląd. Oceany są wielkimi magazynami ciepła. 

Prądy oceaniczne wpływają na klimat w skali regionalnej 

Obszary położone na tej samej szerokości geograficznej otrzymują taką samą ilość promieniowania słonecznego. Nie oznacza to jednak, że klimat jest tam wszędzie taki sam. Obszary lądowe mogą bowiem otrzymywać więcej lub mniej energii (niż to wynika z ich szerokości geograficznej) w zależności od dostawy energii przez oceany. Moskwa, podobnie jak Hamburg, jest położona w strefie 53-56°N. Zimy w Moskwie są jednak znacznie bardziej mroźne niż w Hamburgu. Na wschodzie kontynentu amerykańskigo, w tej samej strefie szerokości geograficznych, trudno znaleźć większe osady czy miasta gdyż panuje tam zbyt zimny klimat. Chłodne zimy, w czasie których wieje blizzard i pada dużo śniegu zdarzają się w Chicago, Toronto i Montrealu, które są położone w strefie 42-46°N. W Europie w tych samych szerokościach geograficznych leżą Barcelona, Nicea i Rzym, gdzie śnieg pada bardzo rzadko.

Europa ma taki łagodny klimat dzięki ciepłemu Prądowi Zatokowemu, który transportuje ciepłe wody oceaniczne z Zatoki Meksykańskiej do Europy. W tym samym czasie chłodny Prąd Labradorski kieruje chłodne wody z obszarów okołobiegunowych ku wschodnim wybrzeżom Ameryki Północnej. W ten sposób ocean decyduje o klimacie poszczególnych regionów świata. 

Pochłanianie dwutlenku węgla 

W powietrzu znajdowałoby się znacznie więcej dwutlenku węgla (CO₂) niż jest obecnie gdyby oceany nie pochłaniały około 1/3 jego ilości dostarczanej do atmosfery wskutek działalności ludzkiej. CO₂ łatwo rozpuszcza się w wodzie, a ponadto fitoplankton, czyli niewielkie organizmy roślinne żyjące w dużych ilościach w wodach oceanicznych, pobierają CO₂ i wykorzystują go w swoich procesach życiowych. Część CO₂ jest ponownie uwalniana do atmosfery kiedy fitoplankton obumiera i jest rozkładany przez bakterie. Nazywamy ten proces remineralizacją. Podczas gdy fotosynteza prowadzi do tworzenia się biomasy, to remineralizacja prowadzi do jej niszczenia. Czasami bakterie przedostają się do głębszych warstw wód i proces remineralizacji zachodzi wtedy także na większych głębokościach. Tam węgiel może się utrzymywać i być magazynowany przez setki lat w postaci osadów węglanowych. 

Rola fitoplanktonu

Rola fitoplanktonu (alg) w oceanach jest często niedoceniana. On nie tylko pochłania CO₂. Jeśli do morza dostanie się zbyt dużo substancji odżywczych, zwłaszcza fosforu i azotu z obszarów przybrzeżnych, gdzie żyje dużo ludzi, możemy spowodować tzw. eutrofizację (przeżyźnienie). Tworzą się wtedy całe warstwy fitoplanktonu na powierzchni wody. Jeśli obumrą i zostaną rozłożone przez bakterie, to zostanie przy tym zużyty tlen, a czym więcej było fitoplanktonu tym większe będzie zużycie tlenu. Może to doprowadzić nawet do uduszenia się ryb. Fitoplankton uwalnia także pewne gazy do atmosfery. Jednym z nich jest siarczek etanu (dimethyl sulfide, DMS). Jego utlenianie prowadzi do powstawania cząsteczek siarki, a te z kolei są jądrami kondensacji dla chmur tworzących się nad oceanem. W polu tematycznym "Oceany" znajdziesz więcej informacji o innych gazach wytwarzanych przez rośliny w oceanach, ktore są istotne z punktu widzenia działania systemu klimatycznego. 

Podnoszenie się poziomu morza 

Gdy mówimy o zmianach klimatu i oceanach to na myśl przychodzi nam podnoszenie się poziomu morza. Martwi nas, że duże obszary lądowe mogą zostać zalane. Obecne prognozy przewidują, że poziom morza wzrośnie o mniej niż 1 m w ciągu następnych 100 lat. W Europie zagrożonych jest tylko kilka regionów, ale np. w Bangladeszu zalane mogą być ogromne obszary i miliony ludzi mogą ucierpieć. Ponadto bogata fauna i flora raf koralowych może ulec zagładzie. Często słyszy się opinie, że to topienie się polarnych czap lodowych wskutek globalnego ocieplenia jest główną przyczyną podnoszenia się poziomu morza. Nie jest to jednak prawda. Ocieplanie się powietrza prowadzi do ocieplania się oceanów, a woda wraz ze wzrostem temperatury zwiększa swą objętość. To właśnie jest główną przyczyną podnoszenia się poziomu morza. Topienie się polarnych czap lodowych, ale także lodowców górskich, ma mniejsze znaczenie. Zwłaszcza pokrywa lodowa Antarktyki nie stopi się zbyt szybko.

W polu tematycznym  OCEANY Encyklopedii Klimatologicznej ESPERE znajdziesz więcej informacji o tym jak właściwości wody i wielkie prądy oceaniczne wpływają na klimat i pogodę, jak fitoplankton żyjący w morzu bierze udział w wymianie gazowej między oceanami a atmosferą, a także zmiany zachodzące w oceanach wpływają na zmiany zachodzące w systemie klimatycznym.

O tej stronie:

Autor: Dr Elmar Uherek - Max Planck Institute for Chemistry, Moguncja, Niemcy
ostatnia aktualizacja: 2004-12-18
tłumaczenie na język polski: Dr Anita Bokwa - Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej UJ, Kraków