Tuần hoàn nhiệt kiềm là gì
Tuần hoàn nhiệt là một dòng hải lưu cần thiết cho sự sống trên Trái đất.
Hình ảnh được chỉnh sửa và thay đổi kích thước bởi Frantzou Fleurine hiện có trên Unsplash
Vòng tuần hoàn nhiệt toàn cầu (CTG), thermosaline hay vòng tuần hoàn nhiệt, là một khái niệm đề cập đến sự chuyển động của nước đại dương qua tất cả các bán cầu, chịu trách nhiệm cho sự nóng lên và làm mát của một số vùng nhất định. Từ "thermohaline" bắt nguồn từ từ "thermohaline", trong đó tiền tố "hạn" dùng để chỉ nhiệt độ, và hậu tố "halina" dùng để chỉ muối.
Hiện tượng hải dương học này là nguyên nhân chính dẫn đến sự khác biệt về mật độ giữa các dòng hải lưu - được xác định bởi lượng muối và nhiệt độ nước. Với sự nóng lên toàn cầu và sự tan chảy của các chỏm băng ở hai cực, nồng độ muối giảm xuống, có thể làm ngừng tuần hoàn đường nhiệt.
- Hiện tượng trái đất đang nóng lên là gì?
Một số nhà khoa học đã cảnh báo rằng viễn cảnh này có thể gây ra thảm họa cho nhân loại khi làm tăng đáng kể lượng hydro sulfua (H2S) trong đại dương và khí quyển. Khí này, với khả năng làm hỏng tầng ôzôn cao, là nguyên nhân gây ra các vụ tuyệt chủng hàng loạt trong quá khứ. Hiểu không:
- Tầng ôzôn là gì?
Cách hoạt động của tuần hoàn Thermohaline
Trong toàn bộ đại dương, nước muối ở trên bề mặt - vì nó ấm hơn nước có ít muối hơn. Hai vùng này không trộn lẫn, ngoại trừ một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như trong hoàn lưu đường nhiệt.
Hành tinh Trái đất, được đặc trưng bởi sự khác biệt về vĩ độ, nhận được một lượng lớn năng lượng mặt trời hơn ở đường xích đạo, là khu vực gần mặt trời nhất. Do đó, ở khu vực này, lượng nước biển bốc hơi nhiều hơn, do đó gây ra nồng độ muối lớn hơn.
Một hiện tượng khác làm tăng nồng độ muối trong đại dương là sự hình thành băng. Do đó, cả ở những vùng có lượng nước biển bốc hơi nhiều hơn, cũng như ở những vùng có băng hình thành, đều có nồng độ muối lớn hơn.
Phần chứa nhiều muối đặc hơn phần chứa ít muối nhất. Do đó, khi một phần của đại dương có độ mặn cao hơn tiếp xúc với phần có độ mặn ít hơn, dòng điện sẽ hình thành. Vùng có mật độ cao nhất (có nồng độ muối cao nhất) bị nuốt và bị nhấn chìm bởi vùng có mật độ thấp nhất (có nồng độ muối thấp nhất). Sự chìm xuống này tạo ra một dòng điện rất lớn và chậm, được gọi là tuần hoàn đường nhiệt.
Hãy xem sự chuyển động của tuần hoàn nhiệt điện xảy ra như thế nào trong hình ảnh động do NASA thực hiện trong video dưới đây:Hình ảnh động này cho thấy một trong những khu vực chính xảy ra hiện tượng bơm dòng nước biển, ở Bắc Đại Tây Dương xung quanh Greenland, Iceland và Biển Bắc. Dòng hải lưu bề mặt mang nước mới đến khu vực Nam Đại Tây Dương này qua Dòng chảy Vịnh, và nước quay trở lại Nam Đại Tây Dương qua Dòng nước sâu Bắc Đại Tây Dương. Dòng nước ấm liên tục đổ vào vùng cực Bắc Đại Tây Dương khiến các khu vực xung quanh Iceland và nam Greenland hầu như không có băng biển quanh năm.
Hình ảnh động cũng cho thấy một đặc điểm khác của hoàn lưu đại dương toàn cầu: Dòng hải lưu ở Nam Cực. Khu vực xung quanh vĩ độ 60 về phía nam là phần duy nhất của Trái đất nơi đại dương có thể chảy khắp thế giới mà không có đất trên đường đi của nó. Kết quả là, các vùng nước bề mặt và nước sâu chảy từ tây sang đông xung quanh Nam Cực. Chuyển động mạch vòng này kết nối các đại dương của hành tinh và cho phép lưu thông nước sâu Đại Tây Dương tăng lên ở Ấn Độ Dương và Thái Bình Dương và hoàn lưu bề mặt đóng lại với dòng chảy hướng bắc ở Đại Tây Dương.
Màu sắc của đại dương thế giới ở đầu hình ảnh động thể hiện mật độ của nước trên bề mặt, với các vùng tối dày đặc hơn và các vùng sáng ít đậm đặc hơn. Trong hoạt hình, chuyển động được tăng tốc để cải thiện sự hiểu biết về hiện tượng. Nhưng trên thực tế chuyển động này rất chậm và rất khó để đo lường hoặc mô phỏng nó.
Hình ảnh được thay đổi kích thước bởi Kathleen Miller
Việc ngừng lưu thông nhiệt có thể là một thảm họa
Trong hai thập kỷ gần đây, ngày càng có nhiều mối quan tâm trong cộng đồng khoa học về việc ngừng tuần hoàn nhiệt. Khi nhiệt độ toàn cầu tăng lên, các chỏm băng ở Greenland và các vùng Bắc Cực đã bắt đầu tan chảy với tốc độ đáng báo động. Bắc Cực, nơi chứa khoảng 70% tổng lượng nước ngọt trên Trái đất, làm loãng nồng độ muối trong đại dương.
Nồng độ muối giảm làm gián đoạn dòng điện tạo ra bởi gradien mật độ. Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, lưu lượng chất lỏng của vòng tuần hoàn nhiệt đã giảm 30% kể từ những năm 1950.
Sự giảm tốc độ tuần hoàn đường nhiệt này có thể giải thích sự giảm nhiệt độ ở một số vùng nhất định. Mặc dù nhiệt độ toàn cầu tổng thể tăng lên, sự vắng mặt của các dòng nước ấm trong các khu vực xuất hiện tự nhiên sẽ dẫn đến nhiệt độ thấp hơn.
Nhưng vẫn còn nhiều điều chưa chắc chắn về tác dụng của các dòng điện làm mát. Nếu nhiệt độ giảm xuống một chút, chúng có thể chống lại tác động của hiện tượng nóng lên toàn cầu ở các khu vực như châu Âu.
Điều này không có nghĩa là phần còn lại của thế giới sẽ may mắn như vậy. Trong môi trường tối hơn, sự giảm mạnh lưu thông đường nhiệt có thể khiến nhiệt độ giảm đáng kể. Nếu tình trạng suy thoái tiếp tục diễn ra, châu Âu và các khu vực khác dựa vào hoàn lưu đường nhiệt để giữ cho khí hậu ấm và ôn hòa hợp lý có thể hướng tới kỷ băng hà.
Một kết quả đáng lo ngại hơn của việc ngừng lưu thông đường nhiệt là khả năng gây ra sự kiện thiếu oxy - vùng nước thiếu oxy là những vùng nước biển, nước ngọt hoặc nước ngầm bị cạn kiệt oxy hòa tan và là một tình trạng nghiêm trọng hơn của tình trạng thiếu oxy.
Các sự kiện thiếu khí có liên quan đến sự gián đoạn của các dòng hải lưu và các sự kiện nóng lên toàn cầu trong thời kỳ tiền sử của Trái đất. Khi các đại dương trở nên ngưng trệ hơn, các sinh vật biển trở nên tích cực hơn. Các sinh vật đại dương như sinh vật phù du, không có đủ chuyển động để chống lại dòng chảy, có cơ hội sinh sản với số lượng lớn.
Khi sinh khối đại dương tăng lên, lượng ôxy trong đại dương bắt đầu giảm. Sự sống trong các đại dương cần oxy để tồn tại, nhưng với nhiều sinh vật, việc lấy oxy trở nên khó khăn. Những khu vực thiếu oxy có thể biến thành vùng chết, những khu vực mà phần lớn sinh vật biển không thể tồn tại.
Trong những sự kiện thiếu khí này trong quá khứ của Trái đất, một lượng lớn hydrogen sulphide đã được giải phóng từ các đại dương. Khí độc hại này có liên quan đến sự tuyệt chủng hàng loạt, vì động vật có vú và thực vật không thể tồn tại với sự hiện diện của nó trong khí quyển.
Các nhà nghiên cứu tương tự cũng chứng minh rằng việc giải phóng khí này sẽ làm hỏng tầng ôzôn. Lý thuyết này được hỗ trợ bởi các hồ sơ hóa thạch cho thấy các vết sẹo liên quan đến bức xạ tia cực tím (UV). Một lượng lớn bức xạ UV sẽ tạo điều kiện cho sự tuyệt chủng của các sinh vật trên cạn. Cuộc sống của con người như chúng ta biết trong những điều kiện môi trường này sẽ là không thể.
Một thực tế còn đáng sợ hơn là, mỗi khi có sự tuyệt chủng hàng loạt và sự ngừng hoạt động của đường nhiệt, Trái đất lại có nhiệt độ toàn cầu kỷ lục và lượng carbon cao trong khí quyển. Trong thời kỳ tuyệt chủng kỷ Permi-Trias, mức carbon trong khí quyển đạt tới 1000 ppm. Nồng độ hiện tại là 411,97 ppm (phần triệu). Trái đất vẫn còn lâu mới đạt đến mức carbon thảm khốc, nhưng không có lý do gì để bỏ qua câu hỏi đó.
Cần phải hiểu rằng một khi tuần hoàn đường nhiệt dừng lại, nó không thể được khởi động lại cho đến khi chưa đầy một triệu năm trôi qua!
