Miten meren keskilämpötila on noussut ihmisen toiminnan takia?

Haluaisin tietää sen fysikaalisen mekaniikan, jolla merien lämpötila nousee kohonneiden hiilidioksidipitoisuuksien takia.

Kyse on ilmeisesti “cool skin layer” -ilmiöstä. Ilmakehän keskilämpötila on noussut kasvihuonekaasujen lisääntymisen ansiosta. Infrapunasäteily lämmittää meren pinnan alle millimetrin paksuista kerrosta, jonka pinta lämpenee, mutta tuon ohuen kerroksen alapinta pysyy viileänä. Viileä se on siksi, koska on se ala josta lämpö konvektoituu merestä ilmakehään. Ohuen ohuen kerroksen on oltava hieman viileämpi kuin alla oleva vesimassa, koska se on kosketuksissa viileään ilmamassaan.
Kun lisääntynyt infrapunasäteily lämmittää tuota pintaa, konvektiota ei tapahdu niin paljoa, koska se vaatii sen pienen viilentymisen. Niin lämpöenergiaa karkaa merestä vähemmän ja lämpötila vedessä pääsee nousemaan.

Olenko yhtään jäljillä? Kiitos paljon vastauksista.

Teemu Laulajainen

Hei Teemu, olet osin jäljillä.

Tuo “cool skin layer” ei tosin suoraan liity asiaan, se on relevantti kun halutaan verrata esim. satelliiteista (infrapunasensoreilla) saatavia lämpötiloja, jotka käytännössä mittaavat tuota pintafilmin lämpötilaa, muihin esim. poijuilla tehtäviin mittauksiin jotka mittaavat hieman syvempää ja edustavat suoraan esim. ylimmän metrin lämpötilaa. Tuosta mekanismista on kerrottu lisää esimerkiksi täällä https://www.ghrsst.org/ghrsst-data-services/products/

Nykyisessä ilmastossa meri lämpenee tropiikissa suoraan auringon lyhytaaltosäteilyn kautta joka on suurempi kuin merestä ilmakehään suuntautuvat havaittavan ja latentin lämmön vuot, sekä pinnan
lämpösäteily. Tropiikista virtaukset siirtävät lämpöä kohti napoja, ja tropiikin ulkopuolella meret luovuttavat lämpöä ilmakehään (jossa siis auringon lyhytaaltosäteily ei riitä kompensoimaan havaittavaa ja latenttia lämpövuota, sekä pinnan lämpösäteilyä). Ilman lämmetessä, merestä ilmakehään suuntautuva lämpövuo pienenee ja näin ollen tropiikissa meri lämpenee aiempaa enemmän ja tropiikin ulkopuolella taas viilenee aiempaa vähemmän. Näin ollen meri siis lämpenee kaikkialla. Lisäksi muutokset esim. tuulissa ja meren sekoittumisessa muuttavat meren kykyä sitoa lämpöä. Suurin osa meren lämpenemisestä tapahtuu meren pintakerroksessa (0-500 m), mutta tietyillä alueilla pinnassa oleva aiempaa lämpimämpi vesi vajoaa syvemmälle (usean kilometrin syvyyteen) ja siirtää näin ilmaston lämpenemisen signaalin pinnasta syvälle mereen. Tälläisia alueita on esim. Eteläisellä valtamerellä (erityisesti Weddelin merellä), sekä Pohjois-Atlantilla (erityisesti Labradorin merellä, Irmingerin merellä, sekä Grönlannin merellä). Jos kasvihuonekaasuja vähennettäisiin niin pinnan lähellä oleva lämpeneminen poistuisi hiljalleen 10-100 vuoden aikaskaalassa. Syvemmällä olevat vesimassat eivät kuitenkaan tule pintaan yli 1000 vuoteen joten syvällä tapahtuva lämpeneminen ja siitä veden lämpölaajenemisen takia aiheutuva merenpinnan nousu, ovat varsin pitkä-aikaisia ilmaston lämpenemisen seurauksia samoin kuin jäätiköiden sulaminen.

Hyödyllistä lukemista:

Minne ilmaston lämpenemisen energia varastoituu: https://essd.copernicus.org/articles/12/2013/2020/
Mitkä asiat vaikuttavat meren lämmönsidontaan: https://www.nature.com/articles/s41467-022-32540-5
Meren lämmönsidonta: https://www.pnas.org/doi/epdf/10.1073/pnas.1808838115
Meren lämmönsidonta historiassa: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1905447116

Hei
Kiitos vastauksesta! Se oli valaiseva.
Teemu