Af hverju og hvernig fer koltvíoxíð úr loftinu og í sjóinn?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Af hverju og hvernig fer koltvíoxíð úr loftinu og í sjóinn?
Upprunalega hljóðaði spurningin svona:

Er það rétt að kólnandi sjór taki til sín CO₂ og hlýnandi sjór skili honum frá sér, er það rétt eða rangt?

Allar lofttegundir sem eru í andrúmsloftinu leysast upp í sjó að einhverju marki og almennt er leysni hverrar þeirra meiri við lágan sjávarhita en háan.

Styrkur lofttegunda í andrúmsloftinu er táknaður með hlutþrýstingi, það er hluteind lofttegundarinnar í heildarloftþrýstingi. Þannig eru hlutþrýstingur súrefnis 21% og niturs 78% en styrkur CO₂ og fleiri lofttegunda sem eru í lágum styrk er oftast settur fram sem milljónasti hluti loftþrýstingsins, ppm. Fyrir iðnvæðingu var styrkur CO₂ í lofti um 278 ppm en var í árslok 2022 kominn í 420 ppm. Aukningin heldur áfram, því enn er jarðefnaeldsneyti helsti orkugjafi mannkyns.

Lögmál, sem kennt er við Henry, segir að uppleysanleiki lofttegunda í vökva við fast hitastig sé í beinu samræmi við hlutþrýstinginn þegar jafnvægi er milli lofts og vökvans. Því leitar loft jafnvægis við yfirborð sjávar. Sé hlutþrýstingur CO₂ (táknað pCO₂) hærri í sjó en í lofti verður flæði úr sjó til lofts en í gagnstæða átt ef hlutþrýstingur er hærri í lofti. Það tekur tíma að ná þannig jafnvægi milli lofts og sjávar, flæðið er hægt í logni en vex með vaxandi vindstyrk í öðru veldi, þannig að ef vindstyrkur þrefaldast, til dæmis úr 5m/s í 15 m/s, þá nífaldast flæði CO₂.

Til þess að CO₂ flæði úr lofti og leysist upp í yfirborðssjó verður hlutþrýstingur í sjónum að vera lægri en í loftinu sem snertir hafflötinn. Það er einkum þrennt sem veldur breytingum á hlutþrýstingi CO₂ í yfirborðssjó:

• Hitabreytingar. Ef sjór kólnar eykst leysni lofttegunda í sjónum, pCO₂ lækkar. Hlýnun veldur gagnstæðum áhrifum.
• Við ljóstillífun þörunga í yfirborðslagi sjávar binst ólífrænt uppleyst kolefni (CO₂) í lífrænan vef, pCO₂ sjávar lækkar. Gagnstæða ferlið, öndun/rotnum lífræns efnis leysir CO₂ úr lífrænu formi í ólífrænt, pCO₂ lækkar
• Uppstreymi eða blöndun CO₂ ríks djúpsjávar til yfirborðs, pCO₂ hækkar.

Heimshöfin þekja 70% yfirborðs jarðar og aðstæður við yfirborðið, lífríki, hitastig, vindar og straumar eru fjölbreyttar. Með stórt safn mælinga á hlutþrýstingi pCO₂ í yfirborðssjó og veðurfarslegar upplýsingar um vindstyrk yfir heimshöfunum var CO₂ flæði reiknað og kortlagt hvar heimshöfin draga í sig CO₂ og hvar flæðið er gagnstætt, úr sjónum til andrúmsloftsins (Takahashi, Sutherland o.fl. 2009).

Myndin sýnir flæði CO₂ milli lofts og heimshafanna byggt á um 3 milljónum mælinga á pCO₂ og veðurfarsgögnum um vindstyrk. Á bláum og fjólubláum svæðum, -gildi, er flæðið úr lofti til sjávar, en á gulum og rauðum svæðum, +gildi, er flæðið úr sjó til lofts. Sjávarhiti, straumar, uppstreymi djúpsjávar til yfirborðs og ástand lífríkis skýra það hve heimshöfin eru breytileg. Norður-Atlantshaf gegnir hér mikilvægu hlutverki. Þegar hlýsjór Golfstraumsins flæðir frá Flórídasundi norður í Atlantshaf, þá miðlar sjórinn varma til loftsins og kólnar en jafnframt eykst leysni CO₂ verulega, hlutþrýstingur CO₂ fellur og CO₂ flæði verður til sjávar.

Heimild og mynd:

• Takahashi, T., Sutherland, S.C. o.fl. (2009). Climatological mean and decadal change in surface ocean pCO2, and net sea–air CO2 flux over the global oceans. Deep Sea Research Part II: Topical Studies in Oceanography, 56(8–10), 554-577.

...