Oxid uhličitý a oceán: Je to teplota, co řídí CO2, nikoliv naopak
Uveřejněno dne 29 října 2013 000 14:48
Ve svém posledním článku Obrázek 1 jsem ilustroval, jak moc se roční toky oxidu uhličitého z roku na rok mění, červená čára. Studie (mj. tady, tady a tady) prováděné o ročních tocích uhlíku však tuto variabilitu ignorují užitím klouzavých průměrů nebo prostým ignorováním let v období El Niño. Vypadá to jako snaha o zakrytí něčeho opravdu poučného.
Obrázek 1 zakresluje roční toky uhlíku do biosféry a z ní.
Tvar ročního přírůstku uhlíku připomíná tvar globálních teplot povrchu moří (HADSST3), zvláště poté, kdy začalo spolehlivé měření CO2 Keelingem od března 1958. Je na něm vidět několik známých událostí. Budeme-li to počítat zpětně: El Niño 1998, 1994-5 El Niño, Mt Pinatubo 1991, 1986-7 El Niño, Mt Ruiz 1985, erupce El Chichon 1982, El Niño 1972-73 atd. Každý vrchol nahoru je El Niño a každý propad dolů je spojen s větší vulkanickou erupcí.
Jak je vidět na Obrázku 1, neexistuje žádný vztah mezi křivkou emisí fosilního uhlíku a křivkou ročního nárůstu uhlíku. Je tomu tak proto, že veškeré fosilní emise uhlíku jsou pohlceny buď biosférou, nebo podle Henryho zákona oceány, a uloží se do nich. Uhlík v atmosféře kontrolují teploty. To popsal Dr. Murry Salby při svých prezentacích v Sydney a v Hamburgu. Ten porovnává křivku CO2 s integrálem teplot. Zde budu postupovat matematicky opačně, když vezmu diferenciál křivky CO2 jako teplotu a srovnám to se známými teplotními daty, HADSST3.
Obrázek 2 zakresluje roční přírůstky uhlíku v atmosféře (diferenciál dat z Mauna Loa) a teplotní odchylky od stanoveného normálu povrchu moří HADSST2.
Vrcholy povrchových teplot moří SST odpovídají vrcholům u nárůstu CO2 a postupují stejným směrem. Jak se otepluje povrch oceánů, tak emituje více CO2 (nebo pohlcuje méně). Tato rovnováha se s teplotou mění. Proč je tomu tak?
Obrázek 3 je rozpustnost ve vodě: 0,08g/kg/stupeň C pod 20°C. Nad 20°C rozpustnost spadne na polovinu na asi 0,04 g/kg/°C.
Plocha povrchu oceánu je 360 milionů čtverečních kilometrů čili 360 bilionů čtverečních metrů. Horní metr je 360 bilionů tun vody. Změna teploty o jeden stupeň ochlazení vody změní rozpustnost o:
360 x 1012 tun = 360 x 1015 kg x 0,08 g/kg = 28.8 x 1015 g CO2 čili 28,8 Petagramů CO2. Změna teploty od desetinu stupně změní rozpustnost o 2,88 Petagramů CO2. To odpovídá asi 780 Gigatunám uhlíku. (3,7 gramů CO2 = 1 gram uhlíku.)
Tropické oceány mají dost nad 20°C, takže rozpustnost bude zhruba polovina výše uvedených čísel. Grafy na obrázku 3 ukazují asi 2 Gigatunu změny uhlíku z desetiny stupně celsia teplotní změny. Trendová přímka proložená bodovým grafem nám poskytne přesnější čísla.
Obrázek 4a je bodový graf povrchových teplot moří SST versus roční změna CO2. Obrázek 4b používá vzorce lineárního trendu ze 4a k převodu SST na odpovídající množství uhlíku.
Studie emise a absorpce CO2 ukázaly, že tropická moře emitují CO2 a studená potápějící voda severního Pacifiku a Atlantiku CO2 absorbuje. Dokonce to i zmapovali. Tohle všechno je důsledkem variacií v rozpustnosti CO2 podle teploty.
Obrázek 5: Zdroj odkazu pro výše uvedený obrázek a popis.
Parciální tlak CO2 na mořském povrchu je vždy velice blízký parciálnímu tlaku CO2 v atmosféře nad ním. Mořský povrch je vždy v rovnováze s atmosférou. To znamená, že když přidáme CO2 spálením fosilních paliv, něco si vezme země a biosféra. Zbytek CO2 se rozpustí a přidá se k zásobě CO2 v povrchových vodách. Mísící se vrstva v oceánu je vrchních 20 až 200 metrů, což závisí na množství vln a na proudech, co to míchají. Mísící vrstva je asi 1/50 objemu oceánů. Ta obsahuje zhruba to samé množství CO2 jako atmosféra, rozpuštěného jako anorganický uhlík (DIC). Rozdíl, zda oceán emituje CO2, nebo jej absorbuje, řídí teplota. Jak je na výše uvedených obrázcích vidět, El Niño může vyhnat z oceánu 2 nebo 3 Gigatuny uhlíku do atmosféry a La Niña to může pobrat zase zpátky. Vzestup CO2 je důsledkem vzestupu povrchových teplot moří SST, není tomu tak kvůli pálení fosilních paliv.
Obrázek 6 je graf z obrázku 4b a nárůst v biosféře z předchozího článku o biosféře tady, odečtený z ročních přírůstků uhlíku.
Výše je ten zbytek. Ta křivka ale vypadá povědomě.
Obrázek 7 je Obrázek 6 s obráceným průměrným ročním indexem Atlantické multidekadické oscilace AMO.
Na mapě na obrázku 5 si všimněte, že teplá tropická moře emitují CO2 a chladná severní moře CO2 absorbují. Index AMO je teplotní ukazatel Severního Atlantiku. Odvozuje se rozdílem globálních SST (povrchových teplot moří) od 60° severní šířky po 60° jižní šířky od celkových SST, nebo jinak, Atlantické teploty a tropické SST od celého severního Atlantiku. To znamená, že jakmile se tropický oceán ohřívá více než průměrný globální oceán, tak to dovede index AMO k záporným hodnotám. Tohle posune rozpustnost CO2 (obrázek 2) dolů a doprava. K vrcholu v 70. letech došlo, protože tropický oceán byl v té době teplejší než průměr a emitoval více CO2. Od té doby se ten rozdíl vydal jiným směrem, biosféra pohlcuje čím dál větší objem CO2, čímž snižuje množství CO2, co v atmosféře zůstává. Rovněž můžeme vidět jednoroční prodlevu mezi AMO a tokem uhlíku. Je tomu tak, protože AMO je asi tak jeden rok ve skluzu za tropickým Pacifikem.
Tohle všechno poukazuje, že jsou to teploty, co řídí CO2, nikoliv naopak.
Dobrá měření atmosférického CO2 máme až od roku 1958. Před tímto časem jsou naše měření vydána na milost toho, kolik se nám zachytilo CO2 v ledu. Dobrá globální měření teplot máme také jen od roku 1979, od počátku satelitní éry. To znamená, že doba všech našich měření je kratší, než jsou přirozené cykly. Máme jen náznaky měření z povrchů a z lodí, které jdou 120 let do minulosti, a to jsou některé z přirozených cyklů asi 60 let dlouhé. V současnosti jsme někde u bodu obratu některých z těch přirozených cyklů. Jsou tu náznaky, že jsme za vrcholem nějakého z delších slunečních cyklů. Požívám slov „náznaky“, kvůli velkým chybám, nedostatečnému globálnímu pokrytí a zbožným přáním při korigování s těmito měřeními. Jsou tu dvě možnosti. Pokud CO2 řídí teploty, tak by teploty nadále stoupaly. Když ne, tak budou teploty padat, a pak zakrátko spadne i CO2. Je na přírodě, aby ukázala, která z nich to bude. My se na to můžeme jen dívat.