Sólin Sólin Rís 02:56 • sest 24:02 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:33 • Sest 01:52 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 01:46 • Síðdegis: 14:32 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 08:08 • Síðdegis: 20:46 í Reykjavík

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

Jón Ólafsson

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).

1. mynd sýnir hvað flæðið um heimshöfin er breytilegt. Á bláum og fjólubláum svæðum er flæðið úr lofti til sjávar, en á gulum og rauðum svæðum er flæðið úr sjó til lofts.

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:

Höfundur

Jón Ólafsson

prófessor emeritus í haffræði við HÍ

Útgáfudagur

20.3.2023

Spyrjandi

Snorri Gylfason

Tilvísun

Jón Ólafsson. „Af hverju og hvernig fer koltvíoxíð úr loftinu og í sjóinn?“ Vísindavefurinn, 20. mars 2023. Sótt 16. júní 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=48231.

Jón Ólafsson. (2023, 20. mars). Af hverju og hvernig fer koltvíoxíð úr loftinu og í sjóinn? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=48231

Jón Ólafsson. „Af hverju og hvernig fer koltvíoxíð úr loftinu og í sjóinn?“ Vísindavefurinn. 20. mar. 2023. Vefsíða. 16. jún. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=48231>.

Chicago | APA | MLA

Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

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).

1. mynd sýnir hvað flæðið um heimshöfin er breytilegt. Á bláum og fjólubláum svæðum er flæðið úr lofti til sjávar, en á gulum og rauðum svæðum er flæðið úr sjó til lofts.

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:...