Termohaliinikierto
Wikipedia
Termohaliinikierto (termohaliinivirtaus, valtamerien lämpösuolavesikierto) on veden tiheyseroista johtuva veden kierto merissä syvävesien ja pintavesien välillä. Nimitys tulee sanoista thermo: lämpötila ja haline: suola. Veden tiheyserot johtuvat tavallisimmin sen lämpötilaeroista ja suolapitoisuuksien eroista. Pohjois-Atlantin lämmin merivirta, Golfvirta, on keskeinen osa termohaliinikiertoa. Aivan pohjoisimmalla Atlantilla painuu raskas suolainen, kylmä merivesi alas Golfvirrasta, jolloin syntyy syvävettä. Golfvirran suolapitoisuus kasvaa kun se virtaa pohjoiseen, siitä haihtuu vettä pois, ja samalla vesi jäähtyy. Jos Pohjois-Atlantille virtaisi suuria määriä suolatonta vettä, vaikkapa jäätiköiden sulamisvettä, termohaliikierto pysähtyisi melko pitkäksi aikaa ja Eurooppa viilenisi noin 2 °C, paikoin jopa 5-7 °C. Jos taas Golfvirran suolapitoisuus alenisi huomattavasti, Golfvirta sulattaisi pysyvästi napajäätikön pois.
[muokkaa] Termohaliinikierron nimityksiä
- engl. thermohaline circulation THC.
- engl. the meridional overturning circulation MOC, "pituuspiirit ylittävä kierto".
[muokkaa] Golfvirran termohaliinikierto
Kylmä suolainen vesi painuu herkästi meren pohjaan. Golfvirta on Atlantilla Amerikan rannikolta Eurooppaan etenevä voimakas merivirta. Golfvirta on on maapallon pyörimisestä johtuvan Coriolis-ilmiön vaikutuksesta pohjoiseen työntyvä Päiväntasaajan virran jatke. Golfvirta kuljettaa lämmintä vettä pohjoiseen, missä se viilennyttyään vajoaa muuttuen syvämeren vedeksi. Kun Golfvirta virtaa pohjoiseen, sen pinnasta haihtuu vettä pois ja suola jää veteen. Näin merivirran suolapitoisuus kasvaa. Samalla vesi viilenee mm. haihtumisen takia. Näin Golfvirran vesi muuttuu pohjoiseen virratessaan yhä kylmemmäksi ja painavammaksi, koska veden suolapitoisuus kasvaa ja kylmeneminen muuttaa vettä raskaammaksi. Tihein, viilennyt ja suolaantunut noin 4 °C vesi painuu alimmaksi Grönlannin eteläpuolella. Suolavesi jäätyy vasta -1,8 °C lämpötilassa. Golfvirta on siellä kyllin kylmä, suolainen ja tiheä eli painava. Jäähtynyt, tiheä suolainen (34,9 ppt eli noin 3,5 %) syvävesi (North Atlantic Deep Water, NADW) virtaa täältä pitkin syvänmeren pohjaa Etelä-Atlantille ja Intian valtamerelle nousten pintaan keskisellä–koillisella Tyynellämerellä. Syvämeren virtaus on erittäin hidasta. Pohjois-Atlantilla virtaus hiipii etelään pitkin syvämeren pohjaa. Tämä syväveden kierto kestää noin 1200 vuotta. Suurin osa pintavesien virtauksista pysyy pinnalla.
Termohaliinivirtaus laskeutuu alas juuri Pohjois-Atlantilla, koska siellä pintavesi on suolaisinta eli tiheintä ja vesi on tarpeeksi kylmää.
[muokkaa] Golfvirran alaspainumisalueet
Merivirrat ovat vuodesta toiseen melko vakaita. Termohaliinikierron tiedetään vaihdelleen ns Pohjois-Atlantin oskillaation tahdissa. Golfvirran alaspainumisalueet ovat Pohjois-Atlantilla kahdessa kohtaa. Ensimmäinen on Islannin ja Huippuvuorten välissä, tai toisin kuvattuna Norjan ja Grönlannin välissä Jan Mayenistä koilliseen. Tällä alueella virtaa Golfvirran vesiä <3 Sv. Toinen on Grönlannin eteläkärjen ja Newfoundlandin välissä. Molemmat paikat ovat talven kiinteän merijään rajan edessä noin 500–1000 km päässä siitä. Vajoamiskohtien koordinaatit ovat 3° läntistä – 10° itäistä pituutta, 70° pohjoista leveyttä. Toinen kohta on 50° läntistä pituutta, 55° pohjoista leveyttä. Toisen lähteen mukaan alaspainumisalueet olisivat 400–600 km läpimittaisia alueita syvänteiden kohdilla. Toinen syvänne on Jan Mayenin ja Huippuvuorten sekä Grönlannin välissä Färsaarten pohjoispuolella paikassa 64° pohjoista leveyttä, 3° läntistä pituutta. Toinen on Islannin ja Jan Mayenin pohjoispuolisella syvänteellä paikassa 70° pohjoista leveyttä, 10° läntistä pituutta.
Täällä valtameren pintaveden suolapitoisuus on vain hieman yli 34 promillea ja veden lämpötila 3-4 °C. Syntyy Pohjois-Atlantin syvävettä, jonka suolapitoisuus on 34,9–35,0 promillea. 75% valtamerten vedestä on syvävettä kevyempää 0–5 °C, 34–35 suolapromillista vettä. Pintavesi ei monestikaan painu meren pohjaan, sillä merenpinnan keskilämpötila koko maapallon alueelta laskettuna on 17,5 astetta Celsiusta. Vastaavia alueita on kaksi Antarktiksen alueella, lähellä Etelä-Amerikan pituusasteita. Yksi on Weddellinmerellä eteläisen napapiirin tienoilla ja Antarktiksen niemimaan lähellä. Toinen on Amundseninmerellä Kap Dartin lähellä.
[muokkaa] Missä Golfvirta lämmittää eniten
Golfvirta lämmittää nykyään ilmastoa 10 °C verran linjan Islanti–Huippuvuoret- ja Pohjois-Norja–Etelä-Norja välisessä nelikulmiossa merellä jota rajoittavat Jan Mayen ja Färsaaret. Alue ulottuu Kuolan niemimaan pohjoispuolelle Barentsinmerelle. Itse Huippuvuoret, Islanti, Englanti, pohjoisin Ranska ja Pohjoismaat Suomi mukaan lukien lämpiävät vuoden ympäri 5-10 °C verran Golfvirran vaikutuksesta. 5 °C asteen raja ulottuu Novaja Zemljalle ja Frans Joosefin maahan asti.
[muokkaa] Termohaliinikerto tasaa maapallon lämpötilaa
Termohaliinikierrolla on luultavasti tuntuvaa vaikutusta maapallon ilmastoon lämpötilojen tasaajana. Sen arvioidaan pystyvän muuttumaan jopa muutamassa vuodessa – muutamassa kymmenessä vuodessa ulkoisten häiriöiden, esimerkiksi sateiden, lämmityksen tai suurten jäämäärien sulamisen vuoksi (vertaa: pieni jääkausi). Napajäät voivat sulaa kasvihuoneilmiön takia. Suolatonta vettä voi vapautua suuria määriä esim Grönlannin mannerjäätiköstä tai Siperian ikiroudasta. Kylmä, suolaton vesi jota virtaa riittäviä määriä esim sulavasta suuresta jäämäärästä Golfvirran painumisalueelle, keventää pintavettä ja estää Golfvirran painumisen alas Pohjois-Atlantilla. Kylmä jäätikön sulamisvesi myös viilentää Golfvirtaa muuttaen sitä raskaammaksi, mutta tämä vaikutus ei ole niin suuri kuin suolamäärän laskun aiheuttama. Virtaus saattaa heikentyä tai pysähtyä sadoiksi vuosiksi. Golfvirran painumisalue siirtyy etelään. Termohaliinikierron pystyy pysäyttämään huomattavasti pienempi suolaton vesimäärä, kuin mitä Golfvirrassa ja muussa termohaliinikierrossa virtaa. Muun muassa siksi, koska termohaliinikierto on valtameren syvänteessä hidas, sen hetkellinenkin pysähdys Pohjois-Atlantilla vaikuttaa pitkään.
Termohaliinivirtauksen katkeaminen pystyy laskemaan lämpötilaa korkeintaan Golfvirran lämmitysvaikutuksen verran eli noin 10 °C pienellä alueella Grönlannin eteläkärjen tuntumassa. Käytännössä Golfvirran siirtyminen etelään laskisi Euroopassa lämpötilaa 2 °C, korkeintaan 4 °C. Tropiikin ja eteläisen pallonpuoliskon lämpötilat saattaisivat vastaavasti nousta. Toisaalta kasvihuoneilmiön päälle tämä lämpötilan lasku ei merkitsisi nykyaikaan verrattuna mitään. Eri tutkijoiden mielipiteet kylmenemisen määrästä vaihtelevat. On joka tapauksessa selvää, että jos Golfvirta pysähtyisi Pohjois-Atlantilla, Suomessa viilenisi.
Lämpöä Eurooppaankin kuljettavan termohaliinivirtauksen muuttumisen riski lienee vähäinen. Viileän nykyisen jääkausijakson alku johtui siitä, että Panaman kannaksen synty eristi Atlantin Tyynestä merestä, jolloin Atlantin suolapitoisuus lisääntyi ja termohaliinkierto muuttui. Ennen jääkausijaksoa Golfvirta virtasi pohjoisnavalle asti, kun ei ollut suolaisuudesta johtuvaa Golfvirran alaspainumisaluetta
Jääkaudella, jolloin ilmasto-olot olivat hyvin erilaiset, termohaliinikierto katkesi jään suolattomien sulamisvesien takia monta kertaa, varsinkin keskikylmällä jääkaudella. Mutta tutkijoiden mukaan nykyinenkin termohaliinikierto on silti altis häiriöille. Ei osata sanoa, ajavatko jäätikön sulamisvedet termohaliinikierron palautumattomaan tai hitaasti palautuvaan tilaan. Erään arvion mukaan 16 termohaliinikierron 18 mahdollisesta tilasta olisi epävakaita tiloja, jotka aiheuttavat ilmaston pitkäaikaista ja toistuvaa viilenemistä alueilla joissa Golfvirta on voimakas. Uskotaan kasvihuoneilmiön heikentävän jään sulamisen kautta Golfvirtaa 20-50%. Golfvirran ei kuitenkaan uskota pysähtyvän kokonaan. Jos termohaliinikerrossa tapahtuu bifurkaatio (kahdentuminen), se alkaa sykkiä pitkässä jaksossa. Jään rajan lähellä Golfvirran heikenemisen tai pysähtymisen aiheuttama lämpötilan aleneminen voisi olla arviolta 22 °C vuoden keskilämpötilassa ja 33 °C talvella. Lämpimällä plioseenikaudella ennen pelistoseenin jääkausia uskotaan termohaliinikierron olleen seis, koska Atlantin suolapitoisuus oli alhainen ja Golfvirta ei painunut alas. Tällöin se lämmitti pohjoista. Mutta kun Panaman kannas sulkeutui, Atlantin suolapitoisuus kasvoi ja ilmasto viileni napojen lähellä.
[muokkaa] Miten kaukaa jokin merivirta vaikuttaa veden suolapitoisuuteen
On spekuloitu, että jäätikköjen sulaminen voisi alentaa veden suolapitoisuutta ja katkaista termohaliinikierron. Labradorinvirta (joka alentaa Grönlannin lämpötilaa) alentaa suolapitoisuutta ehkä 50-2e0 km säteellä. Välimerestä tuleva virtaus kasvattaa suolapitoisuutta 1000 km säteellä 1%:n ja 1500 km säteellä 0,5% verran, sekä lämpötilaa 1000 km säteellä 4% ja 2000 km säteellä.
[muokkaa] Antarktinen syvän veden kierto
Eteläisellä pallonpuoliskolla on pohjoisen kaltainen vielä voimakkaampi syvän veden syntykeskus eli jääpumppu. Se sijaitsee Etelämantereen rannikolla, jossa erittäin kylmä ja suolainen vesi vajoaa muodostaen syvää vettä (Antarctic Bottom Water, ABW). ABW on tiheintä maapallolla tällä hetkellä muodostuvaa vettä. Se yhtyy pohjoiseen syväveteen matkallaan Tyynellemerelle.
[muokkaa] Muut vajoamisvedet
Antarctic Intermediate Water, AIW: Syvää vettä syntyy myös alemmilla leveyspiireillä. Etelämantereen edustalla 40°S tienoilla vähäsuolaisempi ja lämpimämpi vesi (+5 °C) vajoaa, mutta asettuu vähemmän tiheänä tiheämpien virtojen päälle.
Mediterranean Outflow Water: Välimeren syvä vesi syntyy Välimeren itäisessä osassa ja on huomattavasti Atlantin vesimassoja suolaisempaa (37,3 ppt) ja lämpimämpää (+13 °C). Liikkuessaan Gibraltarin salmen läpi Atlantille, se erottuu vielä Islannin ja Länsi-Intian merillä.
