i

Aktuální číslo:

2024/4

Téma měsíce:

Obaly

Obálka čísla

Potíže s oceánským THC

 |  10. 7. 2023
 |  Vesmír 102, 414, 2023/7
 |  Téma: Moře

Zkratka THC, v oceánografických kruzích stejně známá jako její ekvivalent mezi příznivci konopných rozkoší, označuje termohalinní výměník – klíčový zdroj cirkulace oceánických vod a s lehkým rozšířením i paradigmatický koncept klimatické homeostaze naší planety. V dnešní době, kdy rozličné tradiční výklady padají jako mouchy po dešti, panují i kolem konceptu THC pochyby a nejasnosti.

Klimatický režim Země se bezpochyby odvíjí od atmosférických procesů asimilace a redistribuce solární energie, v nichž zásadní roli hrají koncentrace skleníkových plynů, odrazivost atmosféry a charakter atmosférického proudění. Připoměňme ovšem, že měrná tepelná kapacita suchého vzduchu (1000 J · kg–1 · K–1) a zejména a pak jeho hustota (1,25 kg/m3) jsou řádově nižší než analogické charakteristiky oceánských vod (4000 J · kg–1 · K–1, resp. 1000 kg/m3), což mj. znamená, že úhrnný tepelný objem atmosférického sloupce nad 1 m2 mořské hladiny lze uchovat ve 3 m3 příhladinového vodního sloupce. Již toto srovnání naznačuje, že akumulace tepla oceánickými vodami a distribuce pohlceného tepla ve vodách oceánu je faktorem, který v klimatickém režimu naší planety, často vykládaném výlučně procesy atmosférické dynamiky, hraje úlohu, již nelze podceňovat. Vzhledem k termální stabilitě vody je třeba přinejmenším předpokládat, že teplo akumulované vodami oceánu ve větším či menším rozsahu vyrovnává krátkodobé výkyvy atmosférických procesů a zprostředkovává klimatickou stabilitu naší planety. [1]

V jakém rozsahu a jakými způsoby probíhá tepelná dynamika oceánu a jaké vlastnosti oceánu mohou distribuci tepla (a ostatních komodit atmosférické a suchozemské provenience) ovlivnit?

Suchozemce oceán překvapuje nejen slaností vod, ale i tím, že jeho hladina je v nepřetržitém pohybu. Příčné a podélné vlnění nejrůznějších délek a amplitud tu interferuje nejrůznějšími myslitelnými způsoby, distribuuje silové podněty vzdálených zdrojů (tsunami ap.) a uchovává jako mechanická paměť veškeré vnější zásahy do svého dění. Třeba i trajektorie rozličných plavidel zachovává zřejmě po řadu dní či týdnů, jak za právě vycházejího slunce při pohledu z letadla výmluvně ukazuje spleť lineárních čar křižujících mořskou hladinu.

Neustálé vlnění oceánu poměrně rychle distribuuje teplo pohlcené příhladinovou vodou do hloubek kolem 100 m, v nichž je ještě patrný denní rytmus teplotních změn. Do hloubek kolem 200 m proniká sluneční záření. Svrchní úsek dysfotické zóny (do hloubek 1000–1500 m) charakterizuje pak (mimo polární oblasti) oceánická termoklina – rapidní pokles teploty o 10–15 °C, plynulý v tropech, sezonně proměnlivý v mírném pásmu. Objev termální stratifikace oceánů patří spolu s objevem středoatlantického hřbetu k nejvýznamnějším výdobytkům výzkumné plavby lodi Challenger (1872–1876), počátečního bodu vědeckého výzkumu globálního oceánu.

Nepřehlédnutelnou vlastností oceánu jsou průběžné interakce mořské hladiny s atmosférickým prouděním – v lokálním, regionálním i globálním měřítku. Jejich elementárním projevem jsou hladinové víry – kvazicirkulární proudění, do něhož je větrem vyvolaný pohyb hladiny kanalizován homeostatickou rezistencí okolního vlnového systému. Setrvačnost, prostorový rozsah a kinetická energie daného víru jsou škálovány silou a pravidelností příslušného atmosférického dění a zpětnovazebným působením návazných změn vlnového systému. Víry regionálního a globálního rozsahu jsou dlouhodobými (plus minus setrvalými) invariantami oceánické dynamiky, víry globálního rozsahu ustavují pak hlavní proudy povrchové oceánické cirkulace.

Patrně prvním myslitelem uvažujícím o globální spojitosti oceánické cirkulace a souvisejících příčinných mechanismech byl Johannes Kepler. Jeho úvaha byla následující: oceánická voda, která není pevně vázána na hmotu Země, nesleduje v plném rozsahu aktuální rychlost zemské rotace. V rovníkovém pásmu, kde tato rychlost dosahuje nejvyšších hodnot (1674 km/h), má zpoždění pohybu povrchových vod podobu souvislého západního proudění, které pak východní pobřeží kontinentů odklání severním a jižním směrem. Jakkoliv se moderní interpretace oceánického proudění ubírají jiným směrem, přinejmenším v dynamice atmosférického proudění platí keplerovská úvaha v plném rozsahu: příhladinové pasátové větry tlačící vzdušné masy severní a jižní polokoule do přírovníkové intertropické konvergence (kde vystupují do stratosférických výšek a ztrácejí svou vodu formou excesivních srážek vnitřních tropů) jsou skutečně klíčovou tlačnou invariantou atmosférické dynamiky Země. Vliv větru, zejména nepřetržitého působení pasátového proudění, pokládá moderní oceánografie rovněž za klíčový faktor oceánické cirkulace. Konceptuální rozvrh této interpretace předkládá v prvních letech 20. století jeden ze zakladatelů moderní oceánografie, švédský fyzik Vagn Walfrid Ekman (1874–1954). Empirický fakt, že reálný směr oceánického proudění se zpravidla o 20 až 40° liší od směru větrů, Ekman vysvětlil Coriolisovým efektem – působením Coriolisovy síly odchylující hmotné body rotujícího tělesa od osy centrifugálního působení úměrně aktuální rychlosti rotačního pohybu. Interference s pasátovými větry směruje tak proudění vody severozápadně na severní polokouli a jihozápadně na jižní polokouli. V důsledku Coriolisova efektu jsou vodní víry severní polokoule pravotočivé, na jižní polokouli levotočivé. Směrem do hloubky energie a plocha vírů obecně klesá – výsledkem je hydrodynamický útvar nazývaný Ekmanova spirála, jehož efekty specificky ovlivňují pohyb vod v šelfových oblastech.

Ucelený model globální oceánické cirkulace, zohledňující faktory demonstrované Ekmanovou analýzou, vytyčuje na příkladu Atlantického oceánu další z vizionářských zakladatelů moderní oceánografie Henry Melson Stommel (1920–1992), viz [2]. Dokládá, že v důsledku Ekmanova transportu se teplé hypersalinní povrchové vody v západních okrajích oceánu vzdalují od oblasti intertropické konvergence, v níž na povrch vystupují chladnější vody hlubšího pásma přispívající k zesílení intenzity severně se stáčejícího Golfského proudu (podobně jako v případě analogického proudu Kuroshio v pacifické oblasti). Golfský proud se v šířce kolem 100 km pohybuje rychlostí 2 až 4 m/s, v oblasti Floridského průlivu činí jeho úhrnný transport 30 Sv.1) V oblasti mysu Hatteras (Severní Karolína) dosahuje již 50 až 80 Sv, složitým způsobem se větví, interferuje s množstvím semistabilních vírů (obr. 2) a s poněkud sníženou rychlostí postupuje východním směrem do centrálního Atlantiku jako Severoatlantický proud, přinášející teplé, solí nasycené vody k evropským břehům.

Nyní vidíte 20 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Moře
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Oceánografie

O autorovi

Ivan Horáček

Prof. RNDr. Ivan Horáček, CSc., (*1952) vystudoval Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze. Na katedře zoologie této fakulty vedl oddělení zoologie obratlovců. Zabývá se systematikou, evolucí a ekologií savců, zejména netopýrů, paleoekologií čtvrtohor a filozofickými přesahy přírodovědných témat.
Horáček Ivan

Další články k tématu

(Ne)těžit suroviny z mořského dnauzamčeno

V červenci se koná zasedání Mezinárodního úřadu pro mořské dno. Na programu bude i jednání o přijetí pravidel těžby strategických nerostných...

Měřítko, rozsah, zrno a ryby jako lesní rostliny

Člověk se pomocí vědeckých pozorování snaží co nejlépe popsat svůj mnoharozměrný svět. výsledky však ovlivňuje měřítko, úhel pohledu. na volbě...

Navigace a mapy z druhého konce světauzamčeno

Evropský charakter navigace a orientace v mapách jsou už dnes nedílnou součástí globálního paradigmatu v kartografii. Na druhém konci světa však...

I suchozemci Češi zkoumají moře

Mořský výzkum sice nepatří v České republice k běžným oborům, přesto má poměrně dlouhou tradici. První návrh na založení vlastní české výzkumné...

Budoucnost v záři živých světeluzamčeno

Je klidná teplá noc. Jižní Pacifik. Vánek stěží fouká a vlnka se líně přelévá přes vlnku. Zato dole v hlubinách, kde je voda mrazivá a kam ani...

Vznášení s trilobityuzamčeno

S více než 21 tisíci popsanými druhy byli trilobiti významnou složkou prvohorních mořských ekosystémů. krunýř těchto členovců byl zpevněn...

Námořní dějiny Čech a Moravyuzamčeno

Nepočítáme-li několik let, během nichž král Přemysl Otakar II. rozšířil svou moc až k Jaderskému moři, mohli obyvatelé českých zemí sotvakdy...

Doporučujeme

Přírodovědec v ekosystému vědní politiky

Přírodovědec v ekosystému vědní politiky uzamčeno

Josef Tuček  |  2. 4. 2024
Petr Baldrian vede Grantovou agenturu ČR – nejvýznamnější domácí instituci podporující základní výzkum s ročním rozpočtem 4,6 miliardy korun. Za...
Od krytí k uzavření rány

Od krytí k uzavření rány

Peter Gál, Robert Zajíček  |  2. 4. 2024
Popáleniny jsou v některých částech světa až třetí nejčastější příčinou neúmyslného zranění a úmrtí u malých dětí. Život výrazně ohrožují...
Česká seismologie na poloostrově Reykjanes

Česká seismologie na poloostrově Reykjanes uzamčeno

Jana Doubravová, Jakub Klicpera  |  2. 4. 2024
Island přitahuje návštěvníky nejen svou krásnou přírodou, ale také množstvím geologických zajímavostí, jako jsou horké prameny, gejzíry a aktivní...