กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 13 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ ( THC ) เป็นส่วนหนึ่งของ การไหลเวียนของมหาสมุทร ขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนโดย ความแตกต่างของความหนาแน่น ทั่วโลก ที่เกิดจากความร้อนและ การไหลของ...

การไหลเวียนของอุณหภูมิและความเค็ม

แผนภาพแสดงเส้นทางการไหลเวียนของกระแสน้ำตามอุณหภูมิและความเค็ม เส้นทางสีน้ำเงินแสดงถึงกระแสน้ำลึก ในขณะที่เส้นทางสีแดงแสดงถึงกระแสน้ำผิวน้ำ
การไหลเวียนของอุณหภูมิและความเค็ม

การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ ( THC ) เป็นส่วนหนึ่งของ การไหลเวียนของมหาสมุทรขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของความหนาแน่น ทั่วโลก ที่เกิดจากความร้อนและการไหลของ น้ำจืดจากพื้นผิว [ 1 ] [ 2 ]ชื่อเทอร์โมฮา ไลน์ มาจากคำว่าเทอร์โม - ซึ่งหมายถึงอุณหภูมิ และฮาไลน์ซึ่งหมายถึงปริมาณเกลือซึ่งเป็นปัจจัยที่ร่วมกันกำหนดความหนาแน่นของน้ำทะเล

กระแสน้ำผิวดินที่ขับเคลื่อนด้วยลม (เช่นกระแสน้ำกัลฟ์สตรีม ) เคลื่อนตัวไปทางขั้วโลกจากมหาสมุทรแอตแลนติกบริเวณเส้นศูนย์สูตร เย็นตัวลงและจมลงระหว่างทางไปยังละติจูด ที่สูงขึ้น ในที่สุดก็กลายเป็นส่วนหนึ่งของน้ำลึกแอตแลนติกเหนือก่อนที่จะไหลเข้าสู่แอ่งมหาสมุทร[ 3 ]ในขณะที่น้ำเทอร์โมฮาไลน์ส่วนใหญ่ผุดขึ้นในมหาสมุทรใต้น้ำที่เก่าแก่ที่สุด (ที่มีระยะเวลาการเดินทางประมาณ 1,000 ปี) ผุดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ[ 4 ]การผสมผสานอย่างกว้างขวางเกิดขึ้นระหว่างแอ่งมหาสมุทร ลดความแตกต่างของความหนาแน่น ก่อให้เกิดมหาสมุทรของโลกเป็นระบบโลก [ 3 ] น้ำในวงจรเหล่านี้ขนส่งพลังงาน - ในรูปของความร้อน - และมวล - ในรูปของของแข็งและก๊าซที่ละลาย - ไปทั่วโลก ดังนั้น สถานะของการไหลเวียนจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อสภาพภูมิอากาศของโลก

การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์มักถูกเรียกว่าสายพานลำเลียงมหาสมุทรสายพานลำเลียงมหาสมุทรขนาดใหญ่หรือ " สายพานลำเลียงโลก " ซึ่งเป็นคำที่นักวิทยาศาสตร์ด้านภูมิอากาศวอลเลซ สมิธ โบรคเกอร์บัญญัติ ขึ้น [ 5 ] [ 6 ]นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อ การไหลเวียนแบบพลิกกลับตามแนวเส้นเมริเดีย หรือMOCซึ่งเป็นชื่อที่ใช้เพื่อบ่งบอกว่ารูปแบบการไหลเวียนที่เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิและความเค็มไม่จำเป็นต้องเป็นส่วนหนึ่งของ การไหลเวียนทั่วโลก เพียงอย่างเดียวทั้งนี้ส่วนหนึ่งเป็นเพราะความยากลำบากในการแยกส่วนของการไหลเวียนที่ขับเคลื่อนโดยอุณหภูมิและความเค็มออกจากส่วนที่ได้รับผลกระทบจากปัจจัยต่างๆ เช่น ลมและแรงน้ำขึ้นน้ำลง[ 7 ]

การหมุนเวียนทั่วโลกนี้ประกอบด้วย "แขน" หลักสองแขน ได้แก่การหมุนเวียนแบบพลิกกลับตามแนวเส้นเมริเดียนของมหาสมุทรแอตแลนติก ( AMOC ) ซึ่งมีศูนย์กลางอยู่ที่มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ และการหมุนเวียนแบบพลิกกลับของมหาสมุทรใต้หรือการหมุนเวียนตามแนวเส้นเมริเดียนของมหาสมุทรใต้ ( SMOC ) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้กับทวีปแอนตาร์กติกาเนื่องจากประชากรโลก 90% อาศัยอยู่ในซีกโลกเหนือ [ 8 ]จึงมีการวิจัยเกี่ยวกับ AMOC อย่างกว้างขวางมากขึ้น อย่างไรก็ตาม SMOC ก็มีความสำคัญต่อสภาพภูมิอากาศโลกเช่นกัน หลักฐานชี้ให้เห็นว่าการหมุนเวียนทั้งสองกำลังชะลอตัวลงเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศซึ่งสอดคล้องกับอัตราการเจือจางที่เพิ่มขึ้นจากการละลาย ของ แผ่นน้ำแข็งซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อความเค็มของน้ำก้นทะเลแอนตาร์กติกา [ 9 ] [ 10 ] นอกจากนี้ ศักยภาพในการล่มสลายอย่างสิ้นเชิงของการหมุนเวียนใดๆ ไปสู่สถานะที่อ่อนแอกว่ามาก แสดงให้เห็นถึงจุดเปลี่ยนในระบบภูมิอากาศ หากซีกโลกใดซีกโลกหนึ่งประสบกับการล่มสลายของระบบหมุนเวียน ความน่าจะเป็นของช่วงเวลาแห้งแล้งและภัยแล้งที่ยาวนานจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากปริมาณน้ำฝนลดลง ในขณะที่อีกซีกโลกหนึ่งจะมีปริมาณน้ำฝนมากขึ้นระบบนิเวศทางทะเลก็มีแนวโน้มที่จะได้รับสารอาหาร น้อยลง และประสบกับภาวะขาดออกซิเจนในมหาสมุทร มากขึ้น ในซีกโลกเหนือ การล่มสลายของ AMOC จะนำไปสู่อุณหภูมิที่ลดลงอย่างมากในหลายประเทศในยุโรป ในขณะที่คาดการณ์ว่าชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาเหนือจะเห็นระดับน้ำทะเลสูงขึ้น อย่างรวดเร็ว การล่มสลายของระบบหมุนเวียนเหล่านี้โดยทั่วไปยอมรับกันว่าจะเกิดขึ้นในอีกกว่าหนึ่งศตวรรษข้างหน้า และอาจเกิดขึ้นได้เฉพาะในกรณีที่อุณหภูมิของทะเลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและสูงเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การคาดการณ์เหล่านี้มีความไม่แน่นอนอย่างมาก[ 10 ] [ 11 ]

ประวัติการวิจัย

ผลกระทบของอุณหภูมิและความเค็มต่อความหนาแน่นสูงสุดของน้ำทะเลและอุณหภูมิเยือกแข็งของน้ำทะเล

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าลมเป็นตัวขับเคลื่อนกระแสน้ำในมหาสมุทร แต่เฉพาะที่ผิวน้ำเท่านั้น[ 12 ]ในศตวรรษที่ 19 นักสมุทรศาสตร์ บางคน เสนอว่าการพาความร้อนสามารถขับเคลื่อนกระแสน้ำที่ลึกกว่าได้ ในปี 1908 โยฮัน แซนด์สตรอมได้ทำการทดลองหลายชุดที่สถานีวิจัยทางทะเลบอร์โนซึ่งพิสูจน์ได้ว่ากระแสน้ำที่ขับเคลื่อนโดย การถ่ายเท พลังงานความร้อนสามารถเกิดขึ้นได้ แต่ต้อง "การให้ความร้อนเกิดขึ้นที่ระดับความลึกมากกว่าการระบายความร้อน" [ 1 ] [ 13 ]โดยปกติแล้ว สิ่งที่ตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น เนื่องจากน้ำทะเลได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์จากด้านบนและมีความหนาแน่นน้อยลง ดังนั้นชั้นผิวน้ำจึงลอยอยู่บนผิวน้ำเหนือชั้นที่เย็นกว่าและมีความหนาแน่นมากกว่า ส่งผลให้เกิดการแบ่งชั้นของมหาสมุทรอย่างไรก็ตาม ลมและกระแสน้ำขึ้นลงทำให้เกิดการผสมระหว่างชั้นน้ำเหล่านี้ โดยการผสมแบบไดอะพิคนัลที่เกิดจากกระแสน้ำขึ้นลงเป็นตัวอย่างหนึ่ง[ 14 ]การผสมนี้เองที่ทำให้เกิดการพาความร้อนระหว่างชั้นน้ำในมหาสมุทร และทำให้เกิดกระแสน้ำลึก[ 1 ]

ในช่วงทศวรรษ 1920 กรอบแนวคิดของ Sandström ได้รับการขยายโดยคำนึงถึงบทบาทของความเค็มในการก่อตัวของชั้นมหาสมุทร[ 1 ]ความเค็มมีความสำคัญเพราะเช่นเดียวกับอุณหภูมิ มันส่งผลต่อความหนาแน่น ของน้ำ น้ำจะมีความหนาแน่นน้อยลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและระยะห่างระหว่างโมเลกุลขยายออก แต่จะมีความหนาแน่นมากขึ้นเมื่อความเค็มเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีมวลของเกลือที่ละลายอยู่ในน้ำมากขึ้น[ 15 ]นอกจากนี้ ในขณะที่น้ำจืดมีความหนาแน่นสูงสุดที่ 4  °C น้ำทะเลจะมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อเย็นลง จนกระทั่งถึงจุดเยือกแข็ง จุดเยือกแข็งนั้นต่ำกว่าน้ำจืดเนื่องจากความเค็ม และอาจต่ำกว่า −2  °C ขึ้นอยู่กับความเค็มและความดัน[ 16 ]

โครงสร้าง

สายพานลำเลียงทั่วโลกบนแผนที่มหาสมุทรต่อเนื่อง(ภาพเคลื่อนไหว)

ความแตกต่างของความหนาแน่นที่เกิดจากอุณหภูมิและความเค็มทำให้เกิดการแบ่งแยกน้ำในมหาสมุทรออกเป็นมวลน้ำ ที่แตกต่างกัน เช่นน้ำลึกแอตแลนติกเหนือ (NADW) และน้ำก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติก (AABW) น้ำทั้งสองนี้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการไหลเวียน ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1960 โดยเฮนรี สตอมเมลและอาร์โนลด์ บี. อารอนส์[ 17 ]พวกมันมีลักษณะทางเคมี อุณหภูมิ และอัตราส่วนไอโซโทป (เช่น อัตราส่วน 231 Pa / 230 Th ) ซึ่งสามารถติดตาม คำนวณอัตราการไหล และกำหนดอายุได้ NADW เกิดขึ้นเนื่องจากมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเป็นสถานที่หายากในมหาสมุทรที่ปริมาณน้ำฝนซึ่งเพิ่มน้ำจืดให้กับมหาสมุทรและลดความเค็มลง ถูกชดเชยด้วยการระเหย ส่วนหนึ่งเนื่องมาจากลมแรง เมื่อน้ำระเหย มันจะทิ้งเกลือไว้เบื้องหลัง ดังนั้นน้ำผิวดินของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือจึงเค็มเป็นพิเศษ มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือยังเป็นภูมิภาคที่เย็นอยู่แล้ว และการระเหยทำให้อุณหภูมิของน้ำลดลงไปอีก ดังนั้น น้ำนี้จึงจมลงไปในทะเลนอร์เวย์เติมเต็มแอ่งมหาสมุทรอาร์กติก และไหลลงใต้ผ่านสันเขากรีนแลนด์-สกอตแลนด์ ซึ่งเป็นรอยแตกในสันใต้น้ำที่เชื่อมต่อกรีนแลนด์ไอซ์แลนด์และบริเตนใหญ่ น้ำนี้ไม่สามารถไหลไปยังมหาสมุทรแปซิฟิกได้เนื่องจากช่องแคบบีริง ตื้นแคบ แต่ก็ไหลลงสู่ที่ราบก้นทะเล ลึก ของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ อย่างช้าๆ [ 18 ]

ในมหาสมุทรใต้ลมคาตาบาติกที่รุนแรงซึ่งพัดมาจากทวีปแอนตาร์กติกาไปยังชั้นน้ำแข็งจะพัดพาน้ำแข็งทะเล ที่เพิ่งก่อตัว ออกไป ทำให้เกิดช่องว่างน้ำแข็ง (โพลินยา) ในบริเวณต่างๆ เช่น ทะเล เวดเดลล์และทะเลรอสส์นอกชายฝั่งอะเดลีและบริเวณแหลมดาร์นลีย์ มหาสมุทรที่ไม่มีน้ำแข็งทะเลปกป้องอีกต่อไปจะประสบกับความเย็นจัดอย่างรุนแรง (ดูโพลินยา ) ในขณะเดียวกัน น้ำแข็งทะเลก็เริ่มก่อตัวขึ้นใหม่ ดังนั้นน้ำผิวดินจึงเค็มขึ้นและมีความหนาแน่นสูงขึ้น อันที่จริง การก่อตัวของน้ำแข็งทะเลมีส่วนทำให้ความเค็มของน้ำทะเลผิวดินเพิ่มขึ้นน้ำเค็ม ที่เข้มข้นกว่า จะถูกทิ้งไว้เบื้องหลังเมื่อน้ำแข็งทะเลก่อตัวขึ้นรอบๆ (น้ำบริสุทธิ์จะถูกแช่แข็งก่อน) ความเค็มที่เพิ่มขึ้นจะลดจุดเยือกแข็งของน้ำทะเล ดังนั้นน้ำเค็มเหลวเย็นจึงก่อตัวขึ้นในช่องว่างภายในโครงสร้างน้ำแข็งแบบรังผึ้ง น้ำเค็มจะค่อยๆ ละลายน้ำแข็งที่อยู่ด้านล่าง จนในที่สุดหยดลงมาจากโครงสร้างน้ำแข็งและจมลง กระบวนการนี้เรียกว่าการขับน้ำเค็มออกน้ำก้นทะเลแอนตาร์กติกาที่เกิดขึ้นจะจมลงและไหลไปทางเหนือและตะวันออก น้ำทะเลชนิดนี้มีความหนาแน่นมากกว่า NADW ดังนั้นจึงไหลอยู่ใต้ NADW น้ำทะเล AABW ที่ก่อตัวในทะเลเวดเดลล์ส่วนใหญ่จะเติมเต็มแอ่งแอตแลนติกและแอ่งอินเดีย ในขณะที่น้ำทะเล AABW ที่ก่อตัวในทะเลรอสส์จะไหลไปยังมหาสมุทรแปซิฟิก ที่มหาสมุทรอินเดีย จะมีการแลกเปลี่ยนในแนวดิ่งระหว่างน้ำเย็นและเค็มจากมหาสมุทรแอตแลนติกชั้นล่างกับน้ำทะเลที่อุ่นกว่าและจืดกว่าจากมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนชั้นบน ซึ่งเรียกว่าการพลิกกลับในมหาสมุทรแปซิฟิก น้ำเย็นและเค็มที่เหลือจากมหาสมุทรแอตแลนติกจะได้รับผลกระทบจากความเค็มและกลายเป็นน้ำอุ่นและจืดกว่าอย่างรวดเร็ว[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]

น้ำผิวดินไหลไปทางเหนือและจมลงในมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นสูงใกล้กับไอซ์แลนด์และกรีนแลนด์ มันเข้าร่วมกับการไหลเวียนของเท อร์โมฮาไลน์ทั่วโลกเข้าสู่มหาสมุทรอินเดียและกระแสน้ำวนรอบแอนตาร์กติก [ 24 ]

การไหลออกของน้ำเย็นและเค็มใต้ทะเลทำให้ระดับน้ำทะเลของมหาสมุทรแอตแลนติกต่ำกว่ามหาสมุทรแปซิฟิกเล็กน้อย และความเค็มหรือความเค็มของน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกสูงกว่าในมหาสมุทรแปซิฟิก ส่งผลให้เกิดการไหลของน้ำทะเลที่อุ่นกว่าและจืดกว่าจากมหาสมุทรแปซิฟิกเขตร้อนไปยังมหาสมุทรอินเดียผ่านหมู่เกาะอินโดนีเซีย ในปริมาณมากแต่ช้า เพื่อแทนที่น้ำก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติกที่ เย็นและเค็ม ปรากฏการณ์นี้ยังเรียกว่า 'แรงผลักดันความเค็ม' (การได้รับน้ำจืดสุทธิในละติจูดสูงและการระเหยในละติจูดต่ำ) น้ำอุ่นและจืดกว่าจากมหาสมุทรแปซิฟิกนี้ไหลขึ้นผ่านมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ไปยังกรีนแลนด์ซึ่งจะเย็นลงและเกิดการระเหยจนเย็นตัวลงและจมลงสู่ก้นมหาสมุทร ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอุณหภูมิและความเค็มอย่างต่อเนื่อง[ 25 ] [ 26 ]

การไหลขึ้น

เมื่อน้ำลึกจมลงสู่แอ่งมหาสมุทร น้ำลึกจะเข้ามาแทนที่มวลน้ำลึกเดิม ซึ่งค่อยๆ มีความหนาแน่นน้อยลงเนื่องจากการผสมผสานของมหาสมุทรอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น น้ำบางส่วนจึงลอยขึ้นมา ซึ่งเรียกว่าการไหลขึ้นของน้ำ (upwelling ) ความเร็วของการไหลขึ้นของน้ำนั้นช้ามาก แม้แต่เมื่อเทียบกับการเคลื่อนที่ของมวลน้ำด้านล่าง ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะวัดตำแหน่งที่เกิดการไหลขึ้นของน้ำโดยใช้ความเร็วของกระแสน้ำ เนื่องจากมีกระบวนการอื่นๆ ที่ขับเคลื่อนด้วยลมเกิดขึ้นในมหาสมุทรผิวน้ำ น้ำลึกมีลักษณะทางเคมีเฉพาะตัว ซึ่งเกิดจากการสลายตัวของอนุภาคที่ตกลงไปในน้ำระหว่างการเดินทางอันยาวนานในระดับความลึก นักวิทยาศาสตร์หลายคนพยายามใช้สารติดตามเหล่านี้เพื่ออนุมานว่าการไหลขึ้นของน้ำเกิดขึ้นที่ใดWallace Broeckerได้ใช้แบบจำลองกล่องและยืนยันว่าการไหลขึ้นของน้ำลึกส่วนใหญ่เกิดขึ้นในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ โดยใช้ค่าซิลิคอนสูงที่พบในน้ำเหล่านี้เป็นหลักฐาน นักวิจัยคนอื่นๆ ไม่พบหลักฐานที่ชัดเจนเช่นนั้น[ 27 ]

แบบจำลองคอมพิวเตอร์ของการไหลเวียนของมหาสมุทรแสดงให้เห็นว่าการไหลขึ้นของน้ำลึกส่วนใหญ่อยู่ในมหาสมุทรใต้ ซึ่งเกี่ยวข้องกับลมแรงในละติจูดเปิดระหว่างอเมริกาใต้และแอนตาร์กติกา[ 28 ] การประเมินโดยตรงของความแรงของการไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ยังทำได้ที่ละติจูด 26.5°N ในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ โดยโครงการ RAPID ของสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา โครงการนี้รวมการประเมินโดยตรงของการขนส่งในมหาสมุทรโดยใช้เครื่องวัดกระแสน้ำและการวัดด้วยสายเคเบิลใต้น้ำเข้ากับการประเมินกระแสจีโอสโทรฟิกจากการวัดอุณหภูมิและความเค็ม เพื่อให้ได้การประเมินการไหลเวียนแบบพลิกกลับตามแนวเส้นเมริเดียนอย่างต่อเนื่อง ครอบคลุมความลึกทั้งหมด และทั่วทั้งแอ่ง อย่างไรก็ตาม โครงการนี้เพิ่งเริ่มดำเนินการตั้งแต่ปี 2004 ซึ่งสั้นเกินไปเมื่อพิจารณาช่วงเวลาของการไหลเวียนเป็นศตวรรษ[ 29 ]

ผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศโลก

การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์มีบทบาทสำคัญในการส่งความร้อนไปยังบริเวณขั้วโลก และด้วยเหตุนี้จึงควบคุมปริมาณน้ำแข็งทะเลในบริเวณเหล่านี้ แม้ว่าการขนส่งความร้อนไปยังขั้วโลกนอกเขตร้อนจะมีขนาดใหญ่กว่าในชั้นบรรยากาศมากกว่าในมหาสมุทรก็ตาม[ 30 ] เชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงในการไหลเวียนของเทอร์ โม ฮาไลน์ส่งผลกระทบอย่างมากต่อ งบประมาณการแผ่รังสีของโลก

เชื่อกันว่า การไหลเข้าของน้ำละลายที่มีความหนาแน่นต่ำจำนวนมากจากทะเลสาบ Agassizและการละลายของธารน้ำแข็งในอเมริกาเหนือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการก่อตัวของน้ำลึกและการทรุดตัวในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือสุด และทำให้เกิดช่วงเวลาสภาพภูมิอากาศในยุโรปที่รู้จักกันในชื่อYounger Dryas [ 31 ]

การชะลอตัวหรือการล่มสลายของ AMOC

ภาพจำลองภาวะโลกร้อนในศตวรรษที่ 21 ภายใต้สถานการณ์ภาวะโลกร้อนระดับ "ปานกลาง" (ด้านบน) การล่มสลายที่อาจเกิดขึ้นของกระแสน้ำวนกึ่งขั้วโลกในสถานการณ์นี้ (ตรงกลาง) การล่มสลายของระบบหมุนเวียนน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกทั้งหมด (ด้านล่าง)

ในปี 2021 รายงานการประเมินครั้งที่ 6 ของ IPCCระบุอีกครั้งว่า AMOC มีแนวโน้ม "สูงมาก" ที่จะลดลงภายในศตวรรษที่ 21 และมีความ "มั่นใจสูง" ว่าการเปลี่ยนแปลงจะสามารถย้อนกลับได้ภายในหลายศตวรรษหากภาวะโลกร้อนกลับทิศทาง[ 32 ] : 19แตกต่างจากรายงานการประเมินครั้งที่ 5 ซึ่งมีความมั่นใจเพียง "ปานกลาง" แทนที่จะเป็น "มั่นใจสูง" ว่า AMOC จะหลีกเลี่ยงการล่มสลายก่อนสิ้นสุดศตวรรษที่ 21 การลดลงของความมั่นใจนี้อาจได้รับอิทธิพลจากการศึกษาทบทวนหลายฉบับที่ดึงความสนใจไปที่อคติความเสถียรของการไหลเวียนภายในแบบจำลองการไหลเวียนทั่วไป [ 33 ] [ 34 ] และการศึกษาแบบจำลองมหาสมุทรแบบง่ายที่ชี้ให้เห็น ว่า AMOC อาจมีความเปราะบางต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันมากกว่าที่แบบจำลองขนาดใหญ่แนะนำ[ 35 ]

รายงานสรุปของรายงานการประเมินครั้งที่ 6 ของ IPCC สรุปฉันทามติทางวิทยาศาสตร์ดังนี้: "กระแสน้ำวนแอตแลนติกเหนือมีแนวโน้มที่จะอ่อนกำลังลงในช่วงศตวรรษที่ 21 สำหรับทุกสถานการณ์ที่พิจารณา (ความเชื่อมั่นสูง) อย่างไรก็ตาม ไม่คาดว่าจะเกิดการล่มสลายอย่างฉับพลันก่อนปี 2100 (ความเชื่อมั่นปานกลาง) หากเหตุการณ์ที่มีโอกาสเกิดขึ้นต่ำเช่นนี้เกิดขึ้น ก็มีแนวโน้มสูงที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในรูปแบบสภาพอากาศและวัฏจักรน้ำในระดับภูมิภาค เช่น การเคลื่อนตัวไปทางใต้ของแถบฝนเขตร้อน และส่งผลกระทบอย่างมากต่อระบบนิเวศและกิจกรรมของมนุษย์" [ 36 ]

ณ ปี 2024 ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดว่าการหมุนเวียนของกระแสน้ำ AMOC ชะลอตัวลงอย่างต่อเนื่องหรือไม่ แต่แทบไม่มีข้อสงสัยเลยว่ามันจะเกิดขึ้นหากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศยังคงดำเนินต่อไป[ 37 ]ตามรายงานของ IPCC ผลกระทบที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดของการลดลงของกระแสน้ำ AMOC ในอนาคต ได้แก่ ปริมาณน้ำฝนที่ลดลงในละติจูดกลาง การเปลี่ยนแปลงรูปแบบของปริมาณน้ำฝนที่รุนแรงในเขตร้อนและยุโรป และพายุที่รุนแรงขึ้นซึ่งเคลื่อนตัวตามเส้นทางมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ[ 37 ]ในปี 2020 งานวิจัยพบว่ากระแสน้ำ AMOC ที่อ่อนแอลงจะทำให้การลดลงของน้ำแข็งทะเลอาร์กติก ช้าลง [ 38 ]และส่งผลให้เกิดแนวโน้มของบรรยากาศที่คล้ายกับที่น่าจะเกิดขึ้นในช่วงYounger Dryas [ 39 ]เช่น การเคลื่อนตัวไปทางใต้ของเขตบรรจบกัน ระหว่างเขตร้อน การเปลี่ยนแปลงของปริมาณ น้ำฝนภายใต้สถานการณ์การปล่อยก๊าซเรือนกระจกสูงจะมีขนาดใหญ่กว่ามาก[ 38 ]

การลดลงของ AMOC จะส่งผลให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้นอย่างรวดเร็วตามแนวชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา[ 37 ]อย่างน้อยหนึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวเชื่อมโยงกับการชะลอตัวชั่วคราวของ AMOC [ 40 ]ผลกระทบนี้จะเกิดจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและการขยายตัวทางความร้อนของน้ำชายฝั่ง ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนไปยังยุโรปน้อยลง นี่เป็นหนึ่งในเหตุผลที่ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้นตามแนวชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกาคาดว่าจะสูงกว่าค่าเฉลี่ยทั่วโลกถึงสามถึงสี่เท่า[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]

การชะลอตัวหรือการล่มสลายของ SMOC

นอกจากนี้ รูปแบบการควบคุมหลักของสภาพภูมิอากาศในซีกโลกใต้เขตร้อนคือSouthern Annular Mode (SAM) ซึ่งอยู่ในระยะบวกมานานขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (รวมถึงผลพวงจากการลดลงของโอโซน ) ซึ่งหมายถึงอุณหภูมิที่สูงขึ้นและปริมาณน้ำฝน ที่มากขึ้น เหนือมหาสมุทรเนื่องจากลมตะวันตก ที่แรงขึ้น ทำให้น้ำ ทะเลในมหาสมุทรใต้จืดลงอีก[ 44 ] [ 45 ] : 1240แบบจำลองสภาพภูมิอากาศในปัจจุบันมีความเห็นไม่ตรงกันว่าการไหลเวียนของมหาสมุทรใต้จะยังคงตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของ SAM ในแบบที่เป็นอยู่ตอนนี้หรือไม่ หรือว่าจะปรับตัวเข้ากับการเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นในที่สุด ณ ต้นทศวรรษ 2020 การประมาณการที่ดีที่สุดที่มีความน่าเชื่อถือจำกัดคือ เซลล์ล่างจะยังคงอ่อนกำลังลง ในขณะที่เซลล์บนอาจแข็งแกร่งขึ้นประมาณ 20% ในช่วงศตวรรษที่ 21 [ 45 ] เหตุผลสำคัญประการหนึ่งสำหรับความไม่แน่นอนคือการแสดงภาพ การแบ่งชั้นของมหาสมุทรที่ไม่ดีและไม่สอดคล้องกันแม้แต่ใน แบบจำลอง CMIP6ซึ่งเป็นรุ่นที่ทันสมัยที่สุดที่มีอยู่ ณ ต้นทศวรรษ 2020 [ 46 ]ยิ่งไปกว่านั้น บทบาทระยะยาวที่ใหญ่ที่สุดในสถานะของการหมุนเวียนนั้นมาจากน้ำที่ละลายจากแอนตาร์กติกา[ 47 ]และการสูญเสียน้ำแข็งในแอนตาร์กติกาเป็นแง่มุมที่ไม่แน่นอนที่สุดของ การคาดการณ์ ระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น ในอนาคต มาเป็นเวลานาน[ 48 ]

กระบวนการที่คล้ายกันนี้กำลังเกิดขึ้นกับการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติก (AMOC) ซึ่งได้รับผลกระทบจากภาวะโลกร้อนของมหาสมุทรและการไหลของน้ำละลายจากแผ่นน้ำแข็งกรีนแลนด์ที่ กำลังลดลง [ 49 ]เป็นไปได้ว่าการไหลเวียนทั้งสองอาจไม่เพียงแต่จะอ่อนกำลังลงอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองต่อภาวะโลกร้อนและน้ำจืดที่เพิ่มขึ้น แต่ในที่สุดอาจล่มสลายไปสู่สถานะที่อ่อนแอกว่ามากอย่างสิ้นเชิง ในลักษณะที่ยากจะย้อนกลับและเป็นตัวอย่างของจุดเปลี่ยนในระบบภูมิอากาศ [ 50 ] มีหลักฐานทางภูมิอากาศโบราณที่แสดงให้เห็นว่าการไหลเวียนของกระแสน้ำนั้นอ่อนแอกว่าในปัจจุบันอย่างมากในช่วงเวลาในอดีตที่ทั้งอบอุ่นกว่าและเย็นกว่าในปัจจุบัน[ 51 ]อย่างไรก็ตามซีกโลกใต้มีประชากรอาศัยอยู่เพียง 10% ของประชากรโลก และการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรใต้ได้รับความสนใจน้อยกว่า AMOC ในอดีต ดังนั้น ในขณะที่การศึกษาหลายชิ้นได้พยายามประเมินระดับภาวะโลกร้อนที่แน่นอนซึ่งอาจส่งผลให้ AMOC ล่มสลาย กรอบเวลาที่การล่มสลายดังกล่าวอาจเกิดขึ้น และผลกระทบระดับภูมิภาคที่จะเกิดขึ้น แต่การวิจัยที่เทียบเท่ากันสำหรับกระแสน้ำหมุนเวียนในมหาสมุทรใต้ในช่วงต้นทศวรรษ 2020 นั้นมีน้อยมาก มีข้อเสนอแนะว่าการล่มสลายอาจเกิดขึ้นระหว่าง 1.7  °C (3.1  °F) และ 3  °C (5.4  °F) แต่การประมาณการนี้มีความไม่แน่นอนมากกว่าจุดเปลี่ยนอื่นๆ มาก[ 50 ]

ดูเพิ่มเติม

แหล่งข้อมูลอื่นๆ

  • Apel, JR (1987). หลักการของฟิสิกส์มหาสมุทร . สำนักพิมพ์ Academic Press. ISBN 0-12-058866-8.
  • Gnanadesikan, A.; RD Slater; PS Swathi; GK Vallis (2005). "พลังงานของการขนส่งความร้อนในมหาสมุทร"วารสารภูมิอากาศ 18 ( 14): 2604– 16. Bibcode : 2005JCli...18.2604G . doi : 10.1175/JCLI3436.1 .
  • Knauss, JA (1996). บทนำสู่สมุทรศาสตร์กายภาพ . Prentice Hall. ISBN 0-13-238155-9.
  • สายพานลำเลียงมหาสมุทร
  • โครงการ THOR FP7 http://arquivo.pt/wayback/20141126093524/http%3A//www.eu%2Dthor.eu/ศึกษาในหัวข้อ "การพลิกกลับของกระแสน้ำอุณหภูมิและความเค็ม - เสี่ยงหรือไม่?" และความสามารถในการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำดังกล่าว โครงการ THOR ได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการกรอบงานที่ 7 ของคณะกรรมาธิการยุโรป

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

การไหลเวียนของเทอร์โมฮาไลน์ ( THC ) เป็นส่วนหนึ่งของ การไหลเวียนของมหาสมุทร ขนาดใหญ่ที่ขับเคลื่อนโดย ความแตกต่างของความหนาแน่น ทั่วโลก ที่เกิดจากความร้อนและ การไหลของ...

ประวัติการวิจัย

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าลมเป็นตัวขับเคลื่อนกระแสน้ำในมหาสมุทร แต่เฉพาะที่ผิวน้ำเท่านั้น [ 12 ] ในศตวรรษที่ 19 นักสมุทรศาสตร์ บางคน เสนอว่า การพาความร้อน สามารถขับเคลื่อนกระแสน้ำที่ลึกกว่าได้ ในปี 1908 โยฮัน แซนด์สตรอม ได้ทำการทดลองหลายชุดที่...

โครงสร้าง

ความแตกต่างของความหนาแน่นที่เกิดจากอุณหภูมิและความเค็มทำให้เกิดการแบ่งแยกน้ำในมหาสมุทรออกเป็น มวลน้ำ ที่แตกต่างกัน เช่น น้ำลึกแอตแลนติกเหนือ (NADW) และ น้ำก้นมหาสมุทรแอนตาร์กติก (AABW) น้ำทั้งสองนี้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักของการไหลเวียน ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1960...

การไหลขึ้น

เมื่อน้ำลึกจมลงสู่แอ่งมหาสมุทร น้ำลึกจะเข้ามาแทนที่มวลน้ำลึกเดิม ซึ่งค่อยๆ มีความหนาแน่นน้อยลงเนื่องจากการผสมผสานของมหาสมุทรอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น น้ำบางส่วนจึงลอยขึ้นมา ซึ่งเรียกว่า การไหลขึ้นของน้ำ (upwelling ) ความเร็วของการไหลขึ้นของน้ำนั้นช้ามาก...