Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Углеродный цикл и изменения климата

обмен между двумя полушариями
осуществляется примерно за год. Поскольку в данной работе рассматриваются
процессы, изменения которых происходят за время порядка нескольких лет,
десятилетий и столетий, можно считать, что тропосфера в любой момент
времени хорошо перемешана. Это предположение основано на том, что средние
годовые значения концентрации [pic] для высоких северных и высоких южных
широт отличаются только на 1,5-2,0 млн[pic]. В северном полушарии
концентрация [pic] выше, чем в южном. Различие концентраций в северном и
южном полушариях, вероятно, вызвано тем, что около 90% источников
промышленных выбросов расположено в северном полушарии. За последние
десятилетия эта разница увеличилась, поскольку потребление ископаемого
топлива также возросло.
      Обмен между стратосферой и тропосферой происходит значительно
медленнее, чем в тропосфере, поэтому сезонные колебания концентрации
атмосферного углекислого газа выше тропопаузы быстро уменьшаются. В
стратосфере рост концентрации [pic] значительно запаздывает по сравнению с
её ростом в тропосфере. Так, согласно измерениям, концентрации [pic] на
высоте 36 км примерно на 7 млн[pic] меньше, чем на уровне тропопаузы (т.е.
на высоте     15 км). Это соответствует времени перемешивания между
стратосферой и тропосферой, равному 5-8 годам.



                   Газообмен в системе атмосфера - океан.

                            Скорость газообмена.

      В стационарном состоянии, существовавшем в доиндустриальное время,
более 90% содержащегося на Земле изотопа [pic] находилось в морской воде и
донных отложениях (содержание [pic] в последних составляет всего несколько
процентов). Существовал примерный баланс между переносом [pic] из атмосферы
в океан и радиоактивным распадом внутри океана. Средний глобальный обмен
[pic] между атмосферой и океаном можно определить путём измерения разности
содержания [pic] в углекислом газе атмосферы и растворённом [pic] в
поверхностном слое океана. Данные наблюдений за уменьшением концентрации
[pic] в атмосфере и её увеличением в поверхностных водах океана после
проведения испытаний ядерного оружия дают ещё одну возможность определить
скорость газообмена. Третий способ оценки скорости газообмена между
атмосферой и океаном заключается в измерении отклонения от состояния
равновесия между [pic] и [pic], обусловленного поступлением [pic] из океана
в атмосферу. Средняя скорость газообмена [pic] между атмосферой и океаном
при концентрации [pic] в атмосфере 300 млн[pic], полученная на основе этих
трёх способов, равна 18[pic]5 моль/(м[pic]год). Это означает, что среднее
время пребывания [pic] в атмосфере равно 8,5[pic]2 лет. Скорость газообмена
на границе раздела между атмосферой и океаном зависит от состояния
поверхности океана, от скорости ветра и волнения.



                   Буферные свойства карбонатной системы.

      При растворении [pic] в морской воде происходит реакция гидратации с
образованием угольной кислоты [pic], которая в свою очередь диссоциирует на
ионы [pic]. Карбонатная система определяется суммарной концентрацией
растворённого неорганического углерода ([pic]); полным содержанием боратов
([pic]В); щелочным резервом (А); кислотностью (pH); парциальным давлением
расворённого углекислого газа [pic],  которое при условии равновесия с
атмосферой равно парциальному давлению [pic] в атмосфере. При поглощении
[pic] морской водой щёлочность остаётся неизменной, а образование и
разложение органических и неорганических соединений приводит к изменению
как [pic], так и А. Карбонатная система имеет следующие основные
особенности:
  1. Растворимость [pic] в морской воде и соответственно концентрация
     суммарного углерода, находящегося в равновесии с атмосферным [pic] при
     заданном значении концентрации последнего, зависят от температуры.
  2. Обмен [pic] между газовой фазой и раствором зависит от так называемого
     буферного фактора, который также называют фактором Ревелла.
Растворимость и буферный фактор увеличиваются при понижении температуры.
Так как изменение парциального давления углекислого газа в направлении от
полюса к экватору невелико, в среднем [pic] переносится из атмосферы в
океан в высоких широтах и в противоположном направлении в низких, хотя
наблюдаются  отклонения от этой упрощённой картины вследствие того, что в
результате апвеллинга из глубинных слоёв океана к поверхности приносятся
обогащённые углекислым газом воды. Буферный фактор имеет величину порядка
10 и увеличивается с ростом значений [pic]. Это означает, что [pic]
чувствительно к довольно малым изменениям [pic] в воде. При сохранении
равновесия в системе атмосфера - поверхностные воды океана изменение
концентрации [pic] в атмосфере примерно на 25% в течение последних 100 лет
вызовет изменение содержания суммарного расворённого неорганического
углерода в поверхностных водах только на 2-2,5%. Таким образом, способность
океана поглощать избыточный атмосферный [pic] в 10 раз меньше той, которую
можно было бы ожидать исходя из сравнения размеров природных резервуаров
углерода.



                           Углерод в морской воде.

                  Полное содержание углерода и щёлочность.

      Как показали исследования, содержание суммарного неорганического
углерода в океане в 1983 году более, чем в 50 раз превышало содержание
[pic] в атмосфере. Кроме того, в океане находятся значительные количества
растворённого органического углерода. Вертикальное распределение [pic] не
является однородным, его концентрации в глубинных слоях океана выше, чем в
поверхностных. Наблюдается также увеличение концентрации [pic] от довольно
низких значений в глубинных водах Северного Ледовитого океана к более
высоким значениям в глубинных водах Атлантического океана, к ещё более
высоким в Южном и Индийском океанах до максимальных В Тихом океане.
Вертикальное распределение щёлочности очень похоже на распределение [pic],
однако пределы изменений щёлочности значительно меньше и составляют
примерно 30% изменений [pic]. Интересно отметить, что поверхностные
концентрации [pic] были бы на примерно на 15% выше, если бы океаны были
хорошо перемешаны, что в свою очередь означало бы, что концентрация [pic] в
атмосфере должна быть около 700 млн[pic]. Наличие вертикальных градиендов
[pic](так же как и щёлочности) в океанах оказывает существенное влияние на
концентрации атмосферного [pic].



                    Фотосинтез, разложение и растворение
                           органического вещества.

      Деятельность морской биоты практически полностью ограничена
поверхностными слоями океана, где происходит интенсивный фотосинтез в
фотической зоне и бактериальное разложение, которое сосредоточено главным
образом также в верхнем стометровом слое океана. По-видимому, только около
10% первичной продукции в виде мёртвой органики в основном в форме
фекальных пеллет и остатков организмов достигает более глубоких слоёв
океана, и, вероятно, около 1% этого вещества откладывается на океаническом
дне. Полная первичная продуктивность океана составляет около [pic]г С/год,
но скорость фотосинтеза на единицу площади значительно изменяется: от 0,5 г

С/(м[pic]сутки) и более в зонах интенсивного апвеллинга до менее 10% этого
значения в пустынных областях океана, которые характеризуются даунвеллингом
и недостатком питательных веществ. Фотосинтез зависит от доступного
количества питательных веществ. Везде, где достаточно света, питательные
вещества расходуются быстро. Отсутствие азота и фосфора чаще всего
лимитирует скорость образования первичной продукции. Однако в высоких
широтах, особенно в Южном океане, наличие сравнительно больших концентраций
как азота, так и фосфора в поверхностных водах указывает на то, что какой-
то другой фактор (вероятно, освещённость) лимитирует первичную
продуктивность.
      В процессе образования первичной продукции, включающей как
органические, так и неорганические соединения углерода, концентрация [pic]
уменьшается. Влияние этого процесса на щёлочность может быть различным.
Каждый использованный при образовании органического вещества микромоль
углерода увеличивает щёлочность примерно на 0,16 мкэкв, а когда углерод
используется для образования [pic], она уменьшается на 2 мкэкв. Таким
образом, различия в пространственном распределении [pic] и щёлочности
содержат информацию об относительных значениях продукции и разложения или
растворения органического и неорганического вещества в океане. Несомненно,
что увеличение концентрации атмосферного [pic] создаёт поток [pic] из
атмосферы в океан, который в свою очередь должен был изменить
доиндустриальное распределение [pic] в верхних слоях океана.



                              [pic]С в океане.

      Распределение [pic] в растворённом неорганическом углероде во всех
океанах было получено в ходе экспедиций по программе GEOSECS в 1972-1978
годах. Оказалось, что максимальные значения концентрации [pic] в
поверхностных водах океана пришлись на начало 1970-х годов. Имеется также
небольшое число данных (в основном для глубинных слоёв океана) о значениях
концентрации [pic] в растворённом органическом углероде. Они оказались
очень низкими. Это даёт основание считать, что расворённый органический
углерод в основном состоит из устойчивых соединений. Легко окисляемые
вещества (такие, как сахара и белки) являются важным источником энергии.



                            Донные осадки океана.

      Ежегодно около [pic]г С откладывается на дне океана, часть этих
отложений представляет собой органический углерод, а другая часть - [pic].
Органический углерод является основным источником энергии для организмов,
обитающих на дне моря, и только малая его часть захороняется в осадках,
исключение составляют прибрежные зоны и шельфы. В некоторых ограниченных
областях (например, в некоторых районах Балтийского моря) содержание
кислорода в придонных водах может быть очень низким, соотве
12345
скачать работу

Углеродный цикл и изменения климата

 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ