Modellering af havets CO2-indhold

Modellering af havets CO2-indhold

Havet er klimasystemets største reservoir af kulstof. Hvordan havene og atmosfæren gensidigt påvirker hinanden, har derfor stor betydning for atmosfærens indhold af kuldioxid.

Sammenligning af modeller og iskerner

På Center for Is og Klima benytter forskerne en havcirkulationsmodel til at undersøge, hvordan ændringer i de klimatiske forhold påvirker udvekslingen af CO2 mellem atmosfæren og havet. Blandt andet bliver der udført studier af hvilken betydning ændringer i havcirkulationen og omfanget af havis og temperaturer har for havets optag af CO2. Undersøgelserne bliver sammenlignet med mængden af CO2 og andre klimadata (f.eks. δ18O-værdierne, der er et mål for temperatur), som kan aflæses i iskernerne. Specielt er det interessant at studere udviklingen af CO2 og andre drivhusgasser indenfor de perioder, hvor data fra iskernerne viser, at der er sket hurtige klimaskift. Også andre drivhusgasser bliver påvirket af de biologiske, geologiske og kemiske processer i havet. Derfor er nogle af de videnskabelige undersøgelser fokuseret på sammenhængen mellem indholdet af CO2 og lattergas (N2O), der er en anden vigtig drivhusgas.

Atmosfærisk kulstof på korte og lange tidsskalaer

Koncentrationen af CO2 i atmosfæren er først og fremmest bestemt af tilførslen af CO2 fra land- og havoverfladerne.

Havet indeholder omkring 38.000 milliarder tons kulstof og udgør dermed klimasystemets største kulstofreservoir. Til sammenligning indeholder atmosfæren ”kun” ca. 750 milliarder ton kulstof. Forholdene i havet har derfor stor betydning for indholdet af CO2 i atmosfæren, både under istider og i mellemistider, og på lange tidsskalaer (1000 - 10.000 år) bliver den atmosfæriske koncentration primært reguleret af havet.

Målinger foretaget på iskerneprøver fra Antarktis viser, at det atmosfæriske CO2-niveau varierer på tidsskalaer mellem 10 og 1000 år. På disse relativt korte tidsskalaer påvirker forandringer i kulstofcyklussen, både på landjorden og i havet, atmosfærens CO2-niveau.

Hav-kulstof-modellen

Til undersøgelse af iskernedata fra forskellige perioder i den nuværende mellemistid Holocæn, bliver der anvendt en generel havcirkulationsmodel ved navn MPI-OM1-modellen. Modellen udregner de fysiske forhold i havet, herunder fordelingen af havstrømme, vandstand, temperaturer og saltindhold. Havforholdene er beskrevet i et antal punkter, der udgør et globalt net med særlig fine masker i Nordatlanten. Nordatlanten er særlig dynamisk, og spiller en vigtig rolle i dannelsen af tungt, koldt og saltrigt dybvand, som udgør vandmasserne på bunden af verdenshavene. Figuren nedenfor viser temperaturfordelingen i det vestlige Atlanterhav. De sorte linjer illustrerer inddelingen i det net, beregningerne foretages i. Den røde kurve i den indsatte boks (nederst til højre) angiver det tværsnit gennem Atlanterhavet, der vises i figuren. 

 

Temperaturer i det vestlige Atlanterhav

Et nord-syd tværsnit af det vestlige Atlanterhav viser temperaturfordelingen fra det Arktiske Ocean til Antarktis (se tværsnittets placering i den indsatte boks). Havbunden er angivet med sort.




Havisens omfang og tykkelse udregnes også i modellen. Det er vigtigt at modellen beskriver havisens opførsel korrekt, idet havisen påvirker udvekslingen af CO2 mellem havet og atmosfæren. Havmodellen har desuden en komponent der beskriver de biologiske, geologiske og kemiske processer. På den måde simuleres havets kulstofcyklus sammen med andre næringsstoffers cyklus, og modellen kan beskrive de vigtigste processer, som regulerer udvekslingen af CO2 og andre drivhusgasser mellem luft og hav.

Temperaturer målt ved havoverfladen

Modellen viser den årlige temperatursvingning målt ved havoverfladen. Dagene er angivet som værdien T i det øverste venstre hjørne.

 

Havisens tykkelse i løbet af et år

Modellen viser hvordan havisens tykkelse varierer i løbet af året.





For yderligere informationer, kontakt venligst: Jørgen Bendtsen, seniorforsker, Center for Is og Klima, KU, og Danmarks Miljøundersøgelser.