地球科学

气候动荡的海洋

海洋学家发现了新的气候变化机制。他们现在预测了季节规模的演变。

Jean-FrançoisMinstter 用于科学N°300
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当我们谈论气候时,我们倾向于向天空抬起鼻子,观看云层。在20世纪70年代之前,只有几个OceanGoorGoRographers都会有看着海洋的想法。然而,海洋和海洋覆盖了70%以上的星球,它们的储存能力超过了大气层的1,200倍!海水,永久移动,运输和分布地球的热量,但它们也是巨大的碳水库,生活世界的生活元素。在大气中二氧化碳的增加变得如此惊人的时候,海洋,通过吸收游戏,有助于减缓大气的变暖。 25年来,海洋学家已经拆除了这一巨大机器的轮子,构成了海洋。他们展示了主要的气候作用,甚至已经描述了负责气候变化的新机制。

20世纪70年代是这些显着进展的前奏。他们首先是通过在所谓的“Mesoéchelle”规模(在几百公里的空间水平上的海洋电流波动的研究标志,并且在月份的顺序的时刻);这些电流是响应于内部干扰而建立的,例如与海底或外部的相互作用,例如风。 Oceanographers还使用当时开发的工具,电流的“润湿”,例如,锚定,开始测量大电流的较慢,季节性和续际变化,例如Circumpolar南极电流。

1972年至1978年间,海洋创表家还系统地绘制了海洋水质,位于1000至6,000米的深处,以研究其分布及其“年龄”,即自从这些水留下的时间以来所经过的时间海洋。这些深水质量具有相对均匀的性质(例如,温度和盐度)并以非常低的平均速移动,这是一个不知道如何直接测量。因此,它估计在地球化学日期的年龄,例如减少丰富的减少 14C在水中,由于其放射性崩解的结果,随着水从吸收部分吸收的表面移动 14C在大气中由宇宙辐射制造。

在痕迹中遵循化学元素

在这些测量活动期间,命名 格索斯 (地球化学部分)地球化学家还映射了海洋中23种化学和放射性同位素元素的分布和演化。一些元素(如碳)分布在几个世纪以来的水肿块中分布。浮游生物用浮游生物垃圾融入了钍,如钍,如钍,占钍进入深海。在20世纪50年代的核爆炸期间被人类注射了黑色的对话(例如,氚)侵入深水,并作为海洋交通的标志。 (voir la figure 1).

虽然现在映射了海洋循环,但仍然存在于水流,热或化学物质上,用电流运输。肯定是众所周知,热量的海运来自大的表面电流,例如海湾流,它将热水与杆路的热水,以及将冷水带入赤道的深水。然而,不确定性是在20世纪70年代,我们不知道在南太平洋等海洋中净热量运输的意义。问题只在20世纪90年代解决。

早在1979年,美国海洋学家亨利斯蒂姆会得到一个重要的结果。它评估了赤道海洋传输到杆子的热量。它将我们的行星存储的总热量减去了(从大气和空间之间的卫星之间测量的辐射评估),大气传输的热量的分数(估计在天气模型之后):差异对应于输送的热量海洋。她迄今为止的想法非常优于:海洋随着大气运输的热量!困扰着气候学的世界。

并行,Gephysicist的Carl Wunsch at 麻省理工学院 (麻省理工学院),解决了海洋学的旧问题,自从开始开始以来 XX. e 世纪。当时,Oceanographers不知道如何从测量计算当前字段。实际上,电流取决于水密度的变化,它本身波动作为水文参数的功能(压力,温度,盐度......)。除了测量分散和污染错误,目标似乎无法到达! 1976年,一些科学家们甚至认为不可能满足描述海洋电流的观察和方程。 C. Wunsch展示了如何严格地评估海洋中的电流和热量运输。它表明,在电流静止的情况下,存在满足方程和措施的当前字段的无限远,但是还有一个也满足其他限制,例如最小热传输,可以是数据估计大多数电流。 Oceanographers现在知道如何直接测量海洋的电流和热量运输,提供足够的测量,这将是广大全球计划的目标 WOCE( 世界海洋交通实验),正如我们所看到的那样。

太空海洋学起飞

20世纪70年代末引起海洋学。 1978年, 美国宇航局 推出卫星 毕竟 。它嵌入了最先进的测量仪器:红外线和微波辐射仪测量海洋以不同波长发出的辐射,根据各种含义瞄准海洋的雷达,并发出不同长度的“波”,例如高度计,漫射计或开口合成雷达。此时,每个仪器上的专业知识仍然有限。即使它只能工作三个月(由于电子失败), 毕竟 (以及其他时间的卫星,如 尼布斯7. )表明这些仪器可以测量海洋的表面温度,海冰的程度,表面电流,波高......或确定海的“颜色”,这取决于浮游生物的丰富 (见图4)。 Oceanographyer现在几乎不断地拥有全球观察。这是“空间海洋学”的开始。

这些进步的强大,海洋记录器推出,根据法国,Pierre Morel,全球气候研究计划( PMRC) ,这是三轴。第一轴涉及大气的整体行为在几天的成熟度。第二次侧重于几年内的气候波动,特别是ElNiño现象(计划 长袍, 热带海洋和全球氛围)第三轴涉及海洋中水和热量的手段(程序 WOCE.

为他们,地球化学家意识到大气中二氧化碳浓度的增加,并开始担心。它们也面临着一个谜:他们在大气中没有发现的二氧化碳的一半,这是由石油和煤炭燃烧产生的。另一半在哪里?在海洋中可能......然后海洋人努力验证这个假设:对海洋中的碳循环的研究成为优先事项。海洋中二氧化碳的吸收取决于海水中的碳化学,通过电流溶解的碳转运,通过光合作用的有机碳转化和浮游生物种群的动态。..地球化学家不能再学习静止的海洋,以不可变电流。他们必须考虑到他们的变化并检查海洋的整体动态(计划 J-GOF (全球海洋流程研究)从1986年开发)。这些计划在过去15年中占主导地位,从选项中带来了结果。

在程序中 WOCE. 将海洋分为“切片”,或水文切片,船舶横读测量温度,盐度,氧气水平和其他地球化学参数。收集的数据量是巨大的:它达到了在以前进行的所有实验中收获的那些总和 XX. e 世纪。借助这些措施, 根据C.Wunsch的方法,Oceanographers直接评估了海洋热量运输,精度为20%的精度。这些估计与那些从气候模型推导的人一致,这些估计是确定传入或离开海洋的热量流动的气候模型。

由于这些措施,海洋记录器还计算了拉布拉多海域深水的流动,​​大西洋的南北热流,中间南极水的攀登等。他们特别研究海洋层之间的水(和热)的交换。实际上,海洋是分层的,即表示由不同密度的水层组成,最密度在底部。海洋电流基本上沿着这些层。与混合不同起源的水域之间的地层之间的交换仍然是未知的,无论是机制,流动甚至地理位置。

感谢该计划 脚根 从1985年到1995年发生,终于理解了ElNiño现象的主要机制 (见图3)。 ElNiño导致南美洲的强烈下雨和可怕的雷暴,以及通常幸存的地区的旋风,如波利尼西亚。它修改了几厘米海平面和upsets海洋生态系统(25%的圣诞岛和圣诞岛海豹在1982年可怕的ElNiño之后死亡)。对这种现象的理解和预测对如此灾难性后果的优先事项。

总之,风的波动到西触发海浪,这些海浪将温暖的水位朝向东方朝向东方每两年前往东方。这些温热的水蒸发并构成热带云层,其量在表面上高度和真空空气。因此,整个大气系统被修改。特别是,大气压力升到太平洋西部,并在其中心降低。 alizated风,通常从此吹到西边,直到印度尼西亚,削弱甚至相反。他们对海洋的行动放大了温暖的水域到东方的运动,秘鲁海岸附近的冷水下降。简而言之,大气的波动作用于海洋,反过来又改变了大气层。谢谢 脚根 Oceanographer现在有热带海洋的数字模型,加上大气。他们能够提前六个月预测ElNiño的演变。他们为热带太平洋的卓越温度异常提供了1997年至1998年,并宣布下冬季的小规模现象。

海洋,无底的碳汇?

生物学家在1986年从事该计划 J-GOF 旨在描述碳循环。在关键时,这是一个确定海洋如何如何对大气中二氧化碳浓度的增加。赌注规模:海洋条件的响应是地球的未来气候。生物学家首先描述海洋生态系统的动态。它们验证了例如1953年由美国哈拉尔斯·斯维尔德的猜想:在弹簧中,表面层预热并分层(热层少于冬层)。由于海洋湍流,浮游生物在该层内垂直运输,并且当它化为时,浮游生物在表面附近仍然更长。因此,它暴露在光线上,使其倍增:浮游生物的开花突然出现。这种机制影响了海洋的大面积。

Geobiohimists还研究了两个海洋“碳泵”。第一个主要是占主导地位的是物理化学品:在杆附近的区域,表面水,非常寒烈,致密,吸收更多的二氧化碳并将其运送到海底的底部。第二泵是有机的:浮游植物通过光合作用消耗溶解在水中的二氧化碳,然后将光合碳碳饲养所有海军生物量。一方以垃圾的形式加入海洋的底部,另一种是细菌的作用后矿化。该矿化将二氧化碳释放到深水中。在静止的方案中,通过脱气这些水的水脱气,深水恢复到表面和温暖恢复到大气中的二氧化碳。然而,大气中二氧化碳的增加诱导过渡性制度,其中海洋吸收更多的碳比其释放,因为水将几个世纪深度保持了几个世纪。最终,地球化学家确定海洋吸收了近30%的人为二氧化碳。它的吸收能力随着大气中的二氧化碳浓度而增加,但全球变暖风险增加了水的温度,然后降低了吸收能力,以及减少导致碳的电流。深入。

这三个方案实现了超出期望的目标,谢谢,在我看来,为了一个非常强大的动员 - 超过40个国家为该计划做出了贡献 WOCE. - 和技术进步。例如,卫星测量的准确性 Topex-Poseidon 比计划好四倍。此外,计算机的力量使得可以执行非常强大的数值模拟。

气候和海洋生态系统

此类成功领导了海洋记录器和气候学家培养其他问题并推出新计划。必须区分当前的全球变暖,人类来源,气候的自然波动,例如ElNiño,以评估气候变化可能诱导。这是该计划的目的 Clivar. (气候变化性)从20世纪90年代末开始。除了ElNiño之外,海洋气氛耦合系统还有很多缓慢的波动(他们说,因为他们的循环覆盖几年)。

今天最多的研究是北大西洋振荡(也命名 Nao. )南北方向大气压的差异,在一方面,北极地区,亚速尔群岛和伊比利亚半岛在另一方面,多年来波动:当压力增加到北方时,它减少到南方,互相;这 Nao. 然后影响西风(直接与高压和低压强度相关)和欧洲的一般气候。这 Nao. 还反映了大西洋的电流,温度和盐度以及海冰的程度。该 Nao. 在八年的特征周期。此外,它的强度对全球变暖非常敏感。重要的是要监控它甚至可能,以预测进化。该计划的海洋人 Clivar. 最后,研究千年水平的海洋机制,因为古利党的研究提供了惊人的结果。例如,他们表明,过去发生了海湾流轨迹的显着变化和北极下水道中的深水训练。

Oceanographers在思考的水平下拆下了海洋机械的运作。他们只分析与海洋的浮游生物相互作用,还有整个生态系统,包括鱼类:不会发生海洋变暖改变这种生态系统吗?该程序 全球的 (全球海洋生态系统动态)旨在回答这个问题。另一方面,海洋浮游生物的活性产生分子,例如二甲基硫醚,其进入大气中,在气氛中扰乱水蒸气的冷凝并改变行星的辐射平衡;气候学家在所有这些组件之间寻求耦合机制(程序 这样 , 海洋和较低的大气表面

我似乎并不似乎,这些新的程序将与以前的程序相同。他们动员了较少的世界球队。例如,他们的困难是巨大的:例如,这些现象比在Niño中更复杂。此外,对缓慢现象的研究,如 Nao. ,需要坚持不懈。现在有必要建立对海洋的可持续监督,这不仅是研究问题,而且也是逐步建造的业务服务。

由于这种观察系统,申请出现,例如本月的电流预测,对海洋的社会经济利用非常有用(钓鱼,钻探,窃听潜艇......)。在这种观点中,沿海电流的研究变得越来越重要,因为它是人类活动的主要部分。电流非常迅速地变化,例如具有潮汐或气象,但由于宽泛的电流或气候波动,它们也变得更加慢。对这些相互作用的研究变得重要。因此,出现了一种研究海洋的新方法,这结合了研究和操作预测。由于我们有气象通讯,宣布气体群众在大气中的运动,很快会看到我们出现了水群众的位移的位移?

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