Az Észak-Atlanti áramlatok örvényei É-ra tolódnak
(2024 december)
ABSTRACT
Az Északi-sarkvidéken az örvények, és ezzel az áramlatok kinetikus energiája nő, egyidejűleg 3 - 4 Celsius fokkal melegedett az Északi-sarkvidék hőmérséklete. A kinetikus energia növekedésének hátterében álló jelenségek: a horizontális hőmérsékletkülönbségek miatt új horizontális örvények alakulnak ki. Az elolvadt tengeri jég mennyiségének növekedésével az áramlatok nem gyengülnek a felmelegedési előrejelzéseknek megfelelően, aminek feltehető okai: az áramlatok, örvények területének É-ra tolódása évente több mint egy kilométerrel, és az atlanti szelek erősödése, 2019 óta kb. 6%-al. // Intensity of North Atlantic Current does not decrease due to the prediction of theoretical models: In the Arctic, the kinetic energy of the eddies, and thus of the currents, is increasing, and at the same time the Arctic temperature has warmed by 3-4 degrees Celsius. The phenomena behind this increase in kinetic energy are: horizontal temperature differences are causing new horizontal vortices to form. As the amount of melted sea ice increases, the currents do not weaken in line with warming projections, for the following possible reasons: a shift in the area of the currents northwards by more than a kilometre per year, and a strengthening of the Atlantic winds by about 6% since 2019.
A globális felmelegedés hatására a sarki jég olvad, friss vizet juttatva az Atlanti-óceánba (pl. https://hu.wikipedia.org/wiki/Irminger-%C3%A1ramlat). A friss víz hígítja a sós óceánvizét, ami megnehezíti a sűrű sós víz lesüllyedését – ezáltal pedig csökkenti a nagy áramlási rendszer (NOAC, North Atlantic Current) intenzitását. A sós víz lesüllyedése nagy területen számtalan kis, 20-100 méter távolságban lévő, örvényben történik, néha szinte forr a víz, érdekes jelenség. A tudósok, köztük a Koppenhágai Egyetem kutatói megállapították, hogy amennyiben az üvegházhatású gázok kibocsátása a jelenlegi mértékben folytatódik, a rendszer összeomlásának kockázata 95 százalékos is lehet még ebben az évszázadban. De jelenleg (2024) valami más történik.
Az örvények kinetikus energiája nő az Északi-sarkvidéken (Li, X., Wang, Q., Danilov, S. et al. Eddy activity in the Arctic Ocean projected to surge in a warming world. Narure Climate Change, 14, 156–162 (2024). https://doi.org/10.1038/s41558-023-01908-w and https://www.researchgate.net/figure/Intensity-of-the-gyres-SPGSA-South-Atlantic-subpolar-gyre-for-55-Ma-STGNA-North_tbl2_338632555, https://epic.awi.de/id/eprint/58403/) A növekedés hátterében álló hajtómechanizmus: a horizontális hőmérsékletkülönbségek miatt horizontális örvények alakulnak ki. A tengeri jég mennyiségének csökkenésével az örvények (az örvényeket a tengeri jég tompítja) erősödtek, nem gyengülnek az előrejelzéseknek megfelelően és É-ra tolódnak. (Ld. még https://news.mit.edu/2020/arctics-eddies-ocean-turbulence-1215). A jelenség feltehető okai: az örvények, az áramlatok süllyedő területének É-ra tolódása kb. egy km-el, és az atlanti szelek erősödése 6% -al az utóbbi években.
Az izlandi "gyre" (https://www.whoi.edu/multimedia/north-icelandic-jet-depicted/)
A legtöbb óceánban az örvények* a víz felszínén erősebbek. Az 1970-es évek óta a kutatók sajátos mintát figyeltek meg az Északi-sarkon: nyáron a sarkvidéki örvények hasonlítanak más óceánok megfelelőire, az egész vízoszlopban felbukkannak. A téli jég visszatérésével azonban a sarkvidéki vizek elcsendesednek, és a jég alatti első 50 méteren sehol sem találhatók örvények. Eközben a mélyebb rétegekben vannak örvényeket, amelyeket nem befolyásol a sekélyebb vizek hirtelen változása. A Journal of Physical Oceanography című folyóiratban megjelent cikkben a kutatók kimutatták, hogy a sarkvidéki örvénylő viselkedés fő összetevői a téli jég megfagyása, a jégsúrlódás és az óceán rétegződése. Az óceán fizikájának modellezésével megállapították, hogy a téli jég súrlódó fékként működik, lassítja a felszíni vizeket, és megakadályozza, hogy turbulens örvényekké alakuljanak. A hatás csak a felszínen hat; a kutatók megállapították, hogy 50 és 300 méter közötti mélységben az óceán sós, sűrűbb rétegei elszigetelik a vizet a súrlódási hatásoktól, lehetővé téve az örvények egész évben kéződését, örvénylését.
„Ahogy az Északi-sark melegszik, az örvények eloszlató mechanizmusa, pl. „a jég jelenléte tartósan megszűnik, mert nyáron teljesen elolvad a jég, télen pedig mozgékony lesz” – mondja John Marshall, az MIT oceanográfia professzora. Az örvények kinetikus energiája legnagyobb az Északi-tenger északi részén, a Fram-szorosban (Spitzbergák), és a sarkvidéki körkörös határáramlat talapzattörése mentén is megemelkedett, különösen a Beaufort-tengeren. A központi medencékben az örvények kinetikus energiája alacsonyabb. Általában az energia nagyobb, ha a tengeri jég koncentrációja alacsony az erős jégtakaróhoz viszonyítva." Tegyük hozzá, hogy a jelenségek É-ra tolódnak egy ideig.
*****************************
*A felszíni és vízalatti áramlatok, köráramlatok és örvények (https://www.whoi.edu/know-your-ocean/ocean-topics/how-the-ocean-works/ocean-circulation/currents-gyres-eddies/):
:
:
A nagy óceáni szállítószalag
(Conveyor Belt,https://schoolworkhelper.net/global-warming-effect-on-the-atlantic-conveyor-belt-consequences/)
A körgyűrű alakú áramlások, a gyre-k, több ezer mérföld átmérőjű spirális áramlások, amelyeket nagy, állandó óceáni áramlatok szegélyeznek. Az örvények kisebb, ideiglenes kavargó vízhurkok, amelyek nagy távolságokat tehetnek meg, mielőtt eloszlanak. A vizet főleg vízszintesen mozgatják, a hatás mérföldekre is kiterjedhet lefelé, néhol elérve az óceán fenekét is. Az áramlatok (current, https://en.wikipedia.org/wiki/Atlantic_meridional_overturning_circulation) összefüggő vízfolyamok, amelyek áthaladnak az óceánon, és tartalmaznak hosszú, állandó elemeket, például a Golf-áramlatot. Elsősorban az óceán felszínén átfúvó szél, valamint a víz hőmérsékletének, sűrűségének, sókoncentrációjának és nyomásának különbségei, a Coriolis-erő miatt alakulnak ki, és a Föld forgása, valamint a kontinensek elhelyezkedése és az óceánfenék domborzata irányítja őket.
Gyre-k: nettó szél (néhol hideg só) által hajtott vízmozgás, az Ekman-transzport néven ismert, minden egyes óceáni medencében olyan dudort hoz létre, amely akár három lábbal (egy méterrel) magasabb a globális tengerszintnél. A nagy víztömegre ráhúzó gravitációs erő a légköri nagynyomású rendszerhez hasonló nyomásgradienst hoz létre, amely viszont stabil, forgó víztömeghez vezet. Öt állandó szubtrópusi gyűrű található a nagyobb óceáni medencékben – kettő-kettő az Atlanti- és a Csendes-óceánban, egy pedig az Indiai-óceánban –, amelyek az északi féltekén az óramutató járásával megegyező, a déli féltekén pedig az óramutató járásával ellentétes irányban forognak. Az óramutató járásával ellentétes irányú kisebb, az északi szélesség 60. foka körüli körgyűrűket az uralkodó szelek hoznak létre az állandó szubarktikus alacsony nyomású rendszerek körül. Egy másik szubpoláris körgyűrű, az egyetlen, amelynek középpontja egy szárazföldi tömeg, körbeveszi az Antarktiszt a Déli-óceán felett fújó, szinte állandó nyugati szelek által, szárazföldi akadályok nélkül.
Határáramlatok: a szubtrópusi körgyűrűket négy összekapcsolt áramlat veszi körül: két határáramlat, amelyek nagyjából észak-déli irányúak a keleti és nyugati szélükön, és két kelet-nyugati irányú áramlat a gyűrű északi és déli kiterjedésében. A Föld szárazföldi tömegeinek elhelyezkedése és a bolygó forgása miatt a határáramlatok a szubtrópusi körgyűrűk nyugati peremén a legkeskenyebbek és legmélyebbek. A nyugati határáramlatok a Föld leggyorsabb, nem árapályos óceáni áramlatai közé tartoznak, több mint öt mérföld/óra (2,5 méter/másodperc) sebességet érnek el, és a világ folyóinak összesített áramlásának százszorosát tartalmazzák. Ezek az áramlatok közé tartozik a Golf-áramlat az Atlanti-óceán északi részén, a Kuroshio a Csendes-óceán északi részén és az Agulhas az Indiai-óceánban.
Ahogy ezek a meleg nyugati határáramlatok lelassulnak és szétterülnek, kelet felé fordulnak, és a hozzájuk tartozó körgyűrű legpólusosabb áramlatait alkotják. Északon a szubpoláris körgyűrűk déli határaként is működnek, lehetővé téve a vízcserét a szubtrópusok és az Északi-sarkvidék között. Délen az Antarktiszi Cirkumpoláris Áramlat hasonló módon kapcsolódik ezeken az áramlatokon keresztül a déli szubtrópusi körgyűrűkhöz. A hidegebb keleti határáramlatok, amelyek a magas szélességi körökről az Egyenlítő felé áramlanak, a leglassabb és legdiffúzabb áramlatok a gyre körül. Ahogy elérik az Egyenlítőt, nyugat felé fordulnak, és felgyorsulnak a passzátszelek és a trópusi nap hője által.
Ahogy ezek a meleg nyugati határáramlatok lelassulnak és szétterülnek, kelet felé fordulnak, és a hozzájuk tartozó körgyűrű legpólusosabb áramlatait alkotják. Északon a szubpoláris körgyűrűk déli határaként is működnek, lehetővé téve a vízcserét a szubtrópusok és az Északi-sarkvidék között. Délen az Antarktiszi Cirkumpoláris Áramlat hasonló módon kapcsolódik ezeken az áramlatokon keresztül a déli szubtrópusi körgyűrűkhöz. A hidegebb keleti határáramlatok, amelyek a magas szélességi körökről az Egyenlítő felé áramlanak, a leglassabb és legdiffúzabb áramlatok a gyre körül. Ahogy elérik az Egyenlítőt, nyugat felé fordulnak, és felgyorsulnak a passzátszelek és a trópusi nap hője által.
Eddie-k: az örvények viszonylag kicsik, mozgó víz örvényeket tartalmaznak, amelyek kiszakadnak az áramlat fő testéből, és eredetüktől függetlenül mozognak. Az áramlatok szinte bármely részében kialakulhatnak, de különösen a nyugati határáramokban.
Amint a gyorsan mozgó áramlatok elhagyják a földet korlátozó befolyást, instabillá válnak. Ha egy áramlat olyan erősen meggörbül, hogy megkétszerezi magát, az áramlási szakasz „lecsípődhet”, és elválik az áramlat fő részétől, mint egy folyó holtágkanyarulata. Ezek a kavargó jellemzők meleg mag (a meleg víz tömegei hidegebb óceánvizekké alakulnak) vagy hideg mag (hideg víz tömegei melegebbé) örvények alakját ölthetik, és hónapokig utazhatnak több száz vagy több ezer mérföldnyi nyílt óceánon.
Az örvények az óceán közepén is kialakulnak, távol a határáramoktól. Létezésük egy instabilitási folyamat eredménye, amelyben a nagyszabású átlagos áramlások folyamatosan kisebb léptékű jellemzőkre bomlanak. A légkör nagyjából ugyanígy viselkedik: bolygószintű energia kerül a rendszerbe (az egyenlítőn meleg, a sarkokon hideg van), ami nagy léptékű áramlást hoz létre, amely az általunk időjárásnak ismert viharokat és frontokat szül. Ebben az értelemben az óceáni örvények hasonlóak a légköri időjáráshoz – bár térbeli léptékük kisebb, az időbeli skálák pedig hosszabbak a levegő és a víz közötti különbségek miatt.)
Amint a gyorsan mozgó áramlatok elhagyják a földet korlátozó befolyást, instabillá válnak. Ha egy áramlat olyan erősen meggörbül, hogy megkétszerezi magát, az áramlási szakasz „lecsípődhet”, és elválik az áramlat fő részétől, mint egy folyó holtágkanyarulata. Ezek a kavargó jellemzők meleg mag (a meleg víz tömegei hidegebb óceánvizekké alakulnak) vagy hideg mag (hideg víz tömegei melegebbé) örvények alakját ölthetik, és hónapokig utazhatnak több száz vagy több ezer mérföldnyi nyílt óceánon.
Az örvények az óceán közepén is kialakulnak, távol a határáramoktól. Létezésük egy instabilitási folyamat eredménye, amelyben a nagyszabású átlagos áramlások folyamatosan kisebb léptékű jellemzőkre bomlanak. A légkör nagyjából ugyanígy viselkedik: bolygószintű energia kerül a rendszerbe (az egyenlítőn meleg, a sarkokon hideg van), ami nagy léptékű áramlást hoz létre, amely az általunk időjárásnak ismert viharokat és frontokat szül. Ebben az értelemben az óceáni örvények hasonlóak a légköri időjáráshoz – bár térbeli léptékük kisebb, az időbeli skálák pedig hosszabbak a levegő és a víz közötti különbségek miatt.)
É-Európai áramlatok (NOAC)
A nagy óceáni áramlatoknak (Curren, stream) fontos szerepük van a Föld időjárásának és éghajlatának szabályozása. A nyugati határáramlatok, mint például a Golf-áramlat, nagy mennyiségű hőt szállítanak a trópusi vizekből északra. Ez az áramlás a termohalin óceáni szállítószalag része, és segít a hő és a só elosztásában a bolygó körül. Lokálisan és globálisan szabályozza a szélmintázatot, a levegő hőmérsékletét és a csapadékot. A legújabb tanulmányok kimutatták, hogy a nyugati határáramlatok helyzete némileg eltolódott az évtizedek során, ami a szél-, hőmérséklet- és csapadékmintázatok változásához vezetett szerte a világon, ami gyakrabban kapcsolódik az El Niño-hoz és más óceáni oszcillációhoz. Az áramlatok azt is okozzák, hogy a felszínen lebegő törmelék lassan az óceán közepe felé sodródik, és nagy lebegő szemétfoltokat, szigeteket képezve.
**
Az Atlanti-óceán északi vidékén fekszik a Grönland és Izland között húzódó átjáró, a Dánia-szoros a földkerekség legnagyobb vízesését rejti a felszíne alatt. Az eltérő hőmérsékletű és sótartalmú vízrétegek mozgása, továbbá a Föld forgása által keletkeztetett Coriolis-erő a nagy mélységek víztömegét állandó mozgásban tartja. A Dánia-szorosban található tenger alatti zuhatag a Föld eddig ismert legnagyobb vízesése, amelynek víztömege egy 3500 méter szintkülönbséget átfogó lejtőn áramlik a mélybe. A vízesés körülbelül 2000 méter magas, ami egy nagy mélységű medencében landol, átíveli a lejtő többi részét . A tengeralatti zuhatag csaknem olyan széles, mint a Dánia-szoros; nagyjából 480 kilométer átmérőjű és mintegy 500–600 km hosszúságban ereszkedik alá a mélybe. a lezúduló víz sokkal lassabb sebességgel - 0,5 méter/s – mozog, 5 millió köbméter víz bukik át a vízesés párkányán minden egyes másodpercben.
A Dánia-szoros tengeralatti vízesésének lejtőjét a mozgó gleccserek vájták ki az utolsó nagy eljegesedés, a Würm-glaciális idején 17 500 és 11 500 évvel ezelőtt. (https://www.origo.hu/tudomany/2018/04/egyet-mar-most-elore-elarulunk-hogy-ne-a-szarazfoldeken-keresse)
A vízesés átnyúlik az északi-sarkkörön és a grönlandi, a norvég, valamint az izlandi tengeri területek sarki vizeit az Irminger-tengerbe vezeti, ami az Atlanti-óceán északi részének az egyik régiója, ami kulcsfontosságú szerepet játszik az egész atlanti áramlási rendszerben. A Dánia-szorosból kilépő sarkvidéki víztömeg dél felé haladva végighömpölyög az atlanti fenéksíkságon egészen le az Antarktiszig, ahol egyesül az óceáni áramlatok nagy globális kanyarulatával, termohalin keringési rendszerrel. Az északi Grönlandi-tenger felől a Dánia-szoros déli végén lévő Irminger-tenger felé áramló víz sós és hideg.