Okysľovanie oceánov - zmena podnebia

zmena

Obsah

  • 1 Ďalší problém s CO2
  • 2 Proces acidifikácie
  • 3 Dôsledky
  • 4 individuálne dôkazy
  • 5 literatúry
  • 6 webových odkazov
  • 7 lekcií
  • 8 klimatických údajov k tejto téme
  • 9 Oznámenie o licencii

1 Ďalší problém s CO2

Je všeobecne známe, že oxid uhličitý (CO2) je hlavnou príčinou klimatických zmien spôsobených človekom. CO2 emitovaný ľuďmi spaľovaním fosílnych palív je radiačne aktívny plyn v atmosfére a zosilňuje skleníkový efekt absorpciou dlhovlnného žiarenia. Nie všetok antropogénny oxid uhličitý však zostáva v atmosfére, časť je absorbovaná vegetáciou a časť končí v oceáne. Dodatočný CO2 je pre rastliny prospešný, pretože podporuje rast pomocou fotosyntézy. V oceáne to však predstavuje obrovský problém: oceán sa prekysľuje. A to škodí mnohým živým veciam v mori, najmä tým, ktoré tvoria vápencové škrupiny. Voda v oceáne je teraz kyslejšia ako za 20 miliónov rokov. [1]

Je pravda, že v skorších dobách zemskej histórie došlo k silnému okysľovaniu morskej vody v dôsledku prídavku oxidu uhličitého, napríklad počas maxima teploty paleocénu/eocénu (v odborných kruhoch skratka PETM) asi pred 50 miliónmi rokov. [1] V tom čase však bolo okyslenie oveľa pomalšie, takže oceán mal čas zamiešať ďalší CO2 do hlbokého oceánu. To dnes nie je možné. Rýchlo sa zvyšujúci obsah CO2 v atmosfére, a teda aj v oceáne, znamená, že acidifikácia sa šíri rýchlym tempom v povrchových vodách svetových oceánov. Aj na konci poslednej doby ľadovej prudko stúpol obsah CO2 v atmosfére, a teda aj v oceáne. V porovnaní s tým časom však povrchová voda oceánov v súčasnosti absorbuje ďalší oxid uhličitý z atmosféry stokrát rýchlejšie. [2]

2 Proces acidifikácie

Atmosféra si vymieňa CO2 s oceánom prostredníctvom rozdielu v parciálnom tlaku CO2 medzi oceánom a atmosférou. Ak je tlak CO2 v atmosfére vyšší ako tlak v oceáne, oxid uhličitý sa rozpúšťa v povrchovej vode oceánu. Parciálny tlak CO2 v oceáne veľmi závisí od teploty, to znamená, že s teplotou stúpa a klesá. Chladnejší oceán preto absorbuje viac CO2 z atmosféry ako teplejší oceán.

V atmosfére je oxid uhličitý chemicky neaktívny, to znamená, že netvorí zlúčeniny s inými plynmi. CO2 sa však v morskej vode správa úplne inak. Takmer všetok CO2 rozpustený v ňom tvorí zlúčeniny s inými látkami. [3] Keď sa CO2 rozpustí v morskej vode, reaguje s vodou a vytvára kyselinu uhličitú (H2CO3):

Kyselina uhličitá sa zase štiepi na ióny H + a hydrogenuhličitany (HCO3-):

Ďalším účinkom je, že zvýšenie iónov H + vedie k tomu, že niektoré uhličitanové ióny (CO3 2-) vo vode sa kombinujú s iónmi H + za vzniku hydrogenuhličitanových iónov (HCO3 -):

Zvýšenie H + „konzumuje“ uhličitan. Čistým účinkom rozpúšťania CO2 v morskej vode je teda zvýšenie koncentrácie kyseliny uhličitej, vodíkových iónov a hydrogenuhličitanových iónov, zatiaľ čo uhličitanových iónov klesá. Uhličitanové ióny sú však potrebné na tvorbu uhličitanu vápenatého (CaCO3), ktorý je stavebnou jednotkou vápenatých kostier a škrupín, napríklad koralov, slávok, slimákov a morských ježkov.

Okyslenie oceánu je založené na koncentrácii H + v mol na liter a určené hodnotou pH. Hodnota pH má negatívny logaritmický vzťah k koncentrácii H +. Keď sa H + zvýši 10-krát (napr. Z 0,01 na 0,1), pH klesne o 1 jednotku (v tomto prípade z 2 na 1). V čistej vode, ktorá nie je ani kyslá, ani zásaditá, ale neutrálna, je hodnota pH 7. V oceáne je hodnota pH mierne zásaditá a pred priemyselným dátumom bola 8,2, dnes je to 8,1. [3] Toto zníženie pH o 0,1 zodpovedá zvýšeniu koncentrácie H + o 26%. [4]

3 Dôsledky

Rozhodujúcim faktorom pri acidifikácii oceánov je nasýtenie oceánskej vody uhličitanovými iónmi (CO3 2-). Povrchová voda v oceánoch je zvyčajne presýtená uhličitanovými iónmi, to znamená, že umožňuje tvorbu vápenatých škrupín a kostí. V hlbších vrstvách, od 1 do 2 km a hlbšie, dochádza k prirodzenému podsýteniu, preto sa tu vápno rozpúšťa. Hranicou medzi nimi je takzvaný horizont nasýtenia alebo lysocline, pod ktorým začína rozpúšťanie vápna, zatiaľ čo sa vápno vytvára nad.

Uhličitan vápenatý (CaCO3) v mäkkýšoch pozostáva hlavne z dvoch druhov, vápenca a aragonitu. Kalcit, ktorý sa nachádza v lastúrach mušlí, niektorých koraloch, morských ježkoch, hviezdiciach a mušliach, sa rozpúšťa ťažšie ako aragonit, ktorý väčšina koralov používa na výrobu svojho uhličitanu vápenatého. Horizont nasýtenia pre tvorbu kalcitu je preto vo väčšej hĺbke ako horizont aragonitu. Okyslenie oceánu spôsobuje, že sa horizont nasýtenia oboch druhov vápencov posúva nahor. Odhaduje sa, že horizont saturácie kalcitu a aragonitu sa od 19. storočia zvýšil o 50 - 200 m. Dôsledkom je, že čoraz viac vápenatých organizmov sa dostáva do podsýtených vrstiev, kde sú ich vápenaté škrupiny rozpúšťaním ohrozené. Ohrozené sú najmä vápenaté škrupiny v Arktíde a Južnom oceáne. To je miesto, kde sa horizont nasýtenia pravdepodobne dostane na povrch do konca tohto storočia. Ale aj v severnom Atlantiku dovtedy stúpne z menej ako 2 000 m na 100 m. [2] [5]

Za poklesom hodnoty pH od začiatku industrializácie stojí emisia 555 GtC do atmosféry ľudskou činnosťou. Oceán absorboval asi 155 GtC tohto uhlíka. Na konci 21. storočia sa očakáva ďalší pokles hodnoty pH o 0,2 až 0,4. [6] Najväčší pokles sa očakáva v Arktíde, kde by podľa scenára RCP8.5 mohla hodnota pH klesnúť až o 0,5. Dôvodom je vysoká absorpcia CO2 studenou vodou v Severnom ľadovom oceáne.

4 individuálne dôkazy

  1. ↑ 1,01,1 Kerr, R.A. (2010): Acidifikácia oceánov. Bezprecedentné, znepokojujúce, Science 328, 1500-1501
  2. ↑ 2,02,1 Referenčná užívateľská skupina pre acidifikáciu oceánov (2010). Okyslenie oceánu: Zodpovedané otázky. Laffoley, D. d’A., A J.M. Baxter (eds). Európsky projekt okysľovania oceánov (EPOCA). Nemecký preklad
  3. ↑ 3,03,1 The Royal Society (2005): [http: www.royalsoc.ac.uk Okysľovanie oceánov v dôsledku zvyšovania atmosférického oxidu uhličitého]
  4. ↑ IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, 3.8.2
  5. ^ Sekretariát Konvencie o biologickej diverzite (2014): Aktualizovaná syntéza dopadov acidifikácie oceánov na morskú biodiverzitu (Eds: S. Hennige, J.M. Roberts & P. ​​Williamson). Montreal, technická séria č. 75
  6. ↑ IPCC (2013): Climate Change 2013, Working Group I: The Science of Climate Change, FAQ 3.3

5 literatúry

  • Vedecký poradný výbor federálnej vlády pre globálne zmeny (2006): Budúcnosť morí - príliš teplá, príliš vysoká, príliš kyslá. Špeciálna správa, Berlín (PDF, 3,5 MB)
  • Kai Schulz & Ulf Riebesell (2012): Acidifikácia morskej vody antropogénnym CO2, in: J. Lozan (ed.): Varovný signálny klíma: Moria - zmeny a riziká
  • Kai Schulz & Ulf Riebesell (2012): Účinky acidifikácie oceánov na procesy morského života, in: J. Lozan (ed.): Varovný signálny klíma: Moria - zmeny a riziká

6 webových odkazov

  • Okysľovanie oceánov je všeobecne zrozumiteľný úvod do problematiky okysľovania oceánov z Inštitútu Alfreda Wegenera vrátane faktov o acidifikácii oceánov
  • Okyslenie oceánu Výstava na túto tému s rozsiahlym vizuálnym materiálom
  • Tim Schröder (2013): Vzduch dodáva oceánu kyslý Článok z vedeckého časopisu „Max Planck FORSCHUNG“
  • World Ocean Review: Dôsledky acidifikácie oceánu

7 lekcií

  • Ďalší problém s CO2. Okysľovanie oceánov Brožúra s experimentmi okysľovania oceánov pomocou BIOACIDU
  • Gregor von Borstel: Rozpúšťanie vápna v horninách a tvorba vápna v pitnej vode S cieľom preskúmať vplyv koncentrácie oxidu uhličitého na rovnováhu uhličitanu vápenatého/hydrogénuhličitanu vápenatého, študenti samostatne vyvinú a uskutočnia experiment (ročník 11).

8 klimatických údajov k tejto téme

Vyhodnoťte klimatické údaje k téme sami? Tu môžete ísť globálne údaje vytvorte si vlastné mapy na túto tému:


Údaje o absorpcii oxidu uhličitého v oceáne: absorpcia CO2 oceánom

Údaje o zmene pH oceánu: pH oceánu

9 Oznámenie o licencii

Tento článok je založený na článku Okysľovanie oceánov z encyklopédie Wikipedia zadarmo a je licencovaný podľa licencie „Creative Commons Attribution/Share Alike“. Zoznam autorov je k dispozícii na Wikipédii.