Moře jako Zemská klimatizace, která se začíná přehřívat

Termostat, který má své limity

Naše moře a oceány fungují jako obrovské tepelné motory, které pohánějí klima celé planety. Jejich klíčovou úlohou je pohlcovat přebytečné teplo z atmosféry v horkém klimatu a naopak atmosféru ohřívat tam, kde je chladno. V hlubinách teplo distribuují tak, aby všude na Zemi panovaly stabilní podmínky bez extrémů. V podstatě je to klimatizace, která z atmosféry aktivně „odsává“ horko, aby se planeta nepřehřála, a naopak vzduch otepluje tam, kde je zima. Studená a slaná, tedy hustší, voda klesá ke dnu, aby „poháněla“ výměnu živin a tepla pomocí proudů.

Tento systém má však své fyzikální limity. Pokud povrchové vody příliš ohřejeme nebo je naředíme sladkou vodou, tento „dopravník“ se zpomalí nebo úplně zastaví, což bude mít dalekosáhlé následky na zemské klima.

Vznikají extrémy

Když se povrch moře ohřeje na extrémní hodnoty, rozdíl teplot mezi vodou a vzduchem se vytrácí, a tím i schopnost moře pohlcovat teplo z atmosféry; začne ho naopak do atmosféry uvolňovat. Důsledkem jsou extrémní bouře, hurikány a dlouhodobé sucho tam, kam tlaková výše nepustí chladnější frontu a déšť. Moře a oceány také ztrácejí svou schopnost pohlcovat CO₂. Každé moře se ale v této situaci chová trošku jinak. Pojďme si ukázat ta zásadní evropská:

Severní moře: Díky své malé hloubce a silnému promíchávání přílivem je Severní moře velmi efektivní v přenosu tepla mezi vodou a atmosférou. Problém tady spočívá v tom, že jeho „mixovací schopnost“ přestane stačit tempu, jakým se ohřívá atmosféra, což přímo ovlivňuje počasí v severní a střední Evropě.

Baltské moře: Balt je kvůli své nízké slanosti a izolovanosti extrémně náchylný k rychlému oteplení. Nemá tak silné proudění jako Severní moře, což znamená vznik mrtvých zón a sinic.

Černé moře: Jeho termodynamika je zásadní díky tzv. stratifikaci (vrstvení). Černé moře má bezkyslíkaté hlubiny plné jedovatého sirovodíku, které jsou od povrchu odděleny stabilní vrstvou vody, která se nepromíchává. Zde není až takový problém samotné oteplování, ale jevy, které jej doprovázejí. Při extrémních výkyvech počasí nebo změnách přítoku sladké vody zde může dojít k oslabení této vrstvy, k promíchání hlubin s povrchem a úniku sirovodíku z hlubin, což by znamenalo ekologickou katastrofu.

Středozemní moře: Středozemní moře funguje jako obří „termohalinní pumpa“, která díky odpařování (vysoká slanost) tlačí těžkou slanou vodu z povrchu do hlubin oceánu. Tento proces udržuje cirkulaci živin a tepla. Problém tu nastane ve chvíli, kdy se změní hustota vody (buď extrémním ohřevem, nebo naředěním sladkou vodou). Pokud by to nastalo, přišli bychom o jeden z klíčových mechanismů, který stabilizuje klima celého jižního pásu Evropy.

Celý systém závisí na proudění vody

Abychom pochopili, jak zemská klimatizace funguje, musíme se podívat na to, jak funguje termohalinní cirkulace (z řeckého thermos – teplo a halos – sůl). Je to v podstatě globální dopravníkový pás, který „stěhuje“ obrovské masy vody kolem celé planety. Jedním z důkazů této cirkulace vody byla havárie lodi s gumovými hračkami, která potvrdila existenci mořských proudů.

Vše začíná u pólů. Když se mořská voda u Arktidy ochlazuje, voda se stává extrémně hustou a těžkou. Tato slaná a studená voda se propadá ke dnu a vyráží na dlouhou cestu směrem k rovníku.

Tím, že se tato voda „propadne“ dolů, vytvoří na povrchu prázdné místo. Na toto uvolněné místo se okamžitě nasává teplá, lehčí voda z tropů. Je to jako nekonečný řetězec: studená voda odtéká hlubinou pryč, teplá voda přitéká po hladině na její místo.

Tuto teplou vodu přináší k Evropě Golfský proud

A jeho pokračování, Severoatlantský proud. Teplá voda z Karibiku putuje přes Atlantik směrem k severozápadní Evropě.

Zatímco evropské země na stejné zeměpisné šířce jako Kanada nebo Rusko by měly mít kvůli své poloze mnohem chladnější klima, díky tomuto proudu tu je tepleji. Moře zde předává teplo do atmosféry, vítr ho pak nese nad pevninu a v Evropě máme díky tomu mírnější zimy než v Kanadě a Rusku.

Golfský proud vzniká v Mexickém zálivu, kde je voda díky tropickému slunci ohřátá. Je poháněn hlavně větry (pasáty), které tlačí vodu přes Atlantik. Jakmile ale dorazí k pobřeží Severní Ameriky, stočí se na severovýchod a začne se měnit v tzv. Severoatlantický proud. Golfský proud by sám o sobě k ohřátí Evropy nestačil. Klíčové je, co se děje, když tato teplá voda dorazí k evropským břehům. Když teplá voda z Karibiku narazí na studenější vzduch, dochází k intenzivnímu odpařování. Voda odevzdává obrovské množství svého tepla do ovzduší. Tyto teplé a vlhké vzdušné masy pak převládající západní větry (tzv. západní proudění) ženou hluboko do vnitrozemí Evropy. To je důvod, proč v Praze nebo Berlíně nemáme v lednu sibiřské mrazy.

Aby mohla tato ochlazená voda dál pokračovat ve své cestě, musí být dostatečně těžká – slaná – na to, aby klesla do hlubin. V tomto „hází vidle“ do celého systému tající ledovce, které vodu ředí a mění tak její hustotu (váhu).

Hrozí horko nebo doba ledová?

Paradoxně přílišné oteplení planety může vést k citelnému ochlazení v Evropě, především v zimě. Vědci se obávají zpomalení a oslabení Golfského proudu, respektive celého systému mořského proudění AMOC. Díky výše zmíněnému tání ledovců dochází k oslabení cirkulace. Proud se může stát méně stabilním a ztratit svou schopnost efektivně transportovat teplo. To by znamenalo extrémní výkyvy počasí, delší a krutější zimy střídané horkými léty, protože oceán by ztratil svou schopnost „vyrovnávat teplotní účet“ celé planety.

V ekonomickém jazyce je tato „funkce klimatizace planety“ jedna z regulačních ekosystémových služeb oceánu, kterou ale jen velmi těžko nahradíme technologiemi, a když už, tak velmi draze. Proto je i z ekonomického pohledu důležité tuto regulační ekosystémovou službu moří podporovat. Stojí to totiž řádově méně než její náhrada našimi technologiemi a řešení následků extrémů. Je to proces, který je naprosto nezbytný pro udržení obyvatelných podmínek na Zemi.

Zveřejněné díly seriálu:
Proč jsou řeky sladké a moře různě slaná? Co se stane, když se slanost moří změní?
Moře jako Zemská klimatizace, která se začíná přehřívat

Zdroje:
NOAA