Перспективи розвитку цивілізації
Людська діяльність накладає все більший відбиток на процеси, що відбуваються в навколишньому середовищі, а зокрема - у Світовому океані. Тому в сучасному світі проблема прогнозування динаміки океанічних систем стала особливо актуальна.
Світовий океан, процеси, що відбуваються в ньому, відіграють важливу роль в глобальному зміні навколишнього середовища. Один з таких процесів - рух і перетворення вуглецю в океанічній середовищі.
Циркуляція вуглецю здійснюється за рахунок як фізичних і хімічних, так і біологічних процесів. Наприклад, фітопланктон поглинає вуглець, в результаті переробки виходить органічна речовина, одна частина якого опускається на дно, а інша - надходить разом з їжею в інші організми. Загальна картина руху СО 2 представляє із себе градієнт розподілу концентрації вуглецю в товщі океану від донних зон до поверхневих шарів. Структура океанічних екосистем викликає великий інтерес у дослідників, але через складної будови і великих просторових масштабів екосистем Світового океану дуже складно проводити дослідження їх характеристик.
Істотним чинником впливу океанічних екосистем на інтенсивність біогеохімічних кругообігів є вертикальна структура процесів, що відбуваються в океані. На ці процеси впливають величезна кількість обставин, таких як, наприклад, льодоутворення з подальшим таненням, забруднення атмосфери, зміна умов існування фітопланктону та ін.
При відсутності впливу зовнішніх чинників, обмін СО 2 між гідросферою і атмосферою перебуває в рівноважному стані. Порушити цю рівновагу можуть коливання температури, зміна рівня Океану і т.д. Кількість СО 2, який переходить з гідросфери в атмосферу і назад, становить 55,6 мільярда тонн на рік. Ця величина нерівномірно розподілена по поверхні Океану, а так само змінюється з часом.
Особливу роль в циркуляції вуглецю грають арктичні води. Їх низькі температури дозволяють зберігати високий рівень вмісту розчиненого СО 2 в поверхневому шарі в усі сезони року. Влітку переважає поглинання СО 2, взимку навпаки - його виділення. У водах північноатлантичних морів подібне сезонне відмінність менш виражено
Як показують дослідження, Світовий океан має неоднорідне будову, яка обумовлюється розподілом температури, освітленості, солоності, концентрації біологічних елементів, характеристик потоків води та ін. Фітопланктон має менш різноманітне вертикальний розподіл. Плямиста структура і вертикальний розподіл багато в чому залежить від сезонних циклів. Ця залежність вивчена в достатній мірі в більшості кліматичних зон.
Океанічні системи впливають на інтенсивність біогеохімічних кругообігів допомогою взаємодії океану і атмосфери. Знання властивостей таких обмінних процесів необхідно для правильної оцінки парникового ефекту вуглекислого газу. Обмінні процеси на кордоні «Океан - атмосфера» докладно представлені в наукових роботах Кисельової (1990), Зайцева (1988) та ін. Із зростанням швидкості вітру, збільшується і газообмін. Це відбувається через утворення піни на гребенях хвиль. Піна захоплює бульбашки повітря, переносячи його у верхні шари води. Експериментальні оцінки показують, що при виникненні обрушивающихся хвиль, кількість СО 2, яким обмінюється атмосфера і Океан, може збільшитися більш ніж у 18 разів, а піна на поверхні води збільшує швидкість газообміну до 28%. Зони утворення піни фіксуються за допомогою супутникового моніторингу
Ефективно застосовується метод математичного моделювання структури океанічних екосистем, що дозволяє прогнозувати динаміку співтовариств Світового океану.
Багато досліджень показують, що існуючі моделі біологічних і хімічних процесів, що відбуваються у Світовому океані, не відповідають дійсності. В основі таких моделей покладено врахування біологічних і гравітаційних процесів, завдяки яким здійснюється транзит вуглекислого газу з атмосфери в глибокі шари океану. Заковика полягає в тому, що раніше не враховувався те, що в різних кліматичних зонах ці процеси можуть значно відрізнятися, що вплине на результати оцінки парникового ефекту.
При складанні моделі глобального кругообігу СО 2. необхідно враховувати просторову неоднорідність Світового океану. У роботі Bjorkstrom (1979) здійснилася одна з перших спроб обліку впливу температурного градієнта на обмін вуглецю. У ній було запропоновано розділити океан на дві зони - теплу і холодну. Цю ідею розвивали багато авторів, так, Перванюк в 2001 році запропонував розділяти поверхню Світового океану на 211 акваторій. Такий поділ базується на основі сітки з осередками розміром 4 ° по широті і 5 ° по довготі, ...
