Ny modell beskriver växthusgasers flöde mellan luft och vatten
Växthusgaserna påverkar både klimatet och havet. En ny beskrivning av gastransporten genom vattenytan har utvecklats av forskare vid Göteborgs universitet. Denna kan bland annat användas för att bättre kunna förutsäga växthusgasernas påverkan på klimatet globalt och lokalt.
Modellerad gastransport genom en vattenyta vid vind från vänster och avkylning av vattenytan.
Växthusgaserna påverkar både klimatet och havet. En ny beskrivning av gastransporten genom vattenytan har utvecklats av forskare vid Göteborgs universitet. Denna kan bland annat användas för att bättre kunna förutsäga växthusgasernas påverkan på klimatet globalt och lokalt.
Mängden växthusgaser, som koldioxid och metan, ökar i atmosfären. Ökningen påverkar inte bara klimatet globalt och regionalt utan påverkar även vattnets pH, vilket i sin tur påverkar livet i havet.
Teori om utjämningshastighet viktig för korrekt modell
För att förstå hur växthusgaserna påverkar och vart de tar vägen används mätningar och modeller, till exempel klimatmodeller.
Även om den största transporten av koldioxid sker från atmosfären till haven, varierar transporten kraftigt för olika platser i haven. (Se bild). Transporten varierar också för olika tider på året.
För att modellerna ska ge trovärdiga och användbara resultat krävs att de bakomliggande processerna är modellerade så korrekt som möjligt.
− En viktig sådan process är med vilken hastighet en skillnad i gaskoncentration mellan luft och vatten utjämnas genom gastransport genom vattenytan. Min doktorsavhandling handlar om att kunna beskriva och modellera den här utjämningshastigheten (för exempelvis koldioxid och metan) så korrekt som möjligt, säger Sam Fredriksson, forskare vid institutionen för marina vetenskaper, Göteborgs universitet.
Temperaturskillnader och vind påverkar
Gastransporten i en helt stillastående vätska är en mycket långsam process, medan transporten med hjälp av rörelser i vattnet (turbulens) är betydligt snabbare. Turbulensen i vattnet påverkas av bland annat vind- och temperaturskillnader i vattnet.
− En avkylning av vattenytan leder till att kallt (tyngre) ytvatten sjunker ned genom det varmare (lättare) vattnet. Det kalla vattnet måste då ersättas med vatten som i sin tur kyls av. På detta sätt skapas en cirkulation av vatten som påskyndar utjämningen av gaskoncentrationen, säger Sam Fredriksson.
Vinden överför dessutom en del av sin energi till ytvattnet. Energiöverföringen leder till att det bildas rörelser och virvlar i vattnet som även de påskyndar utjämningen.
− I och med våra resultat kan vi nu presentera en ny beskrivning av hur avkylning av vattenytan och även hur vinden påverkar utjämningshastigheten. En ökning av koldioxidhalten i atmosfären kommer alltså även att förändra våra vatten och med hjälp av denna nya beskrivning tar vi ännu ett steg mot att förstå hur.
Avhandlingens titel: Estimating the air-water gas transfer velocity during low wind conditions
Handledare: Lars Arneborg
Kontakt:
Sam Fredriksson, institutionen för marina vetenskaper, Göteborgs universitet.
031-786 28 13, 076- 007 98 98, sam.fredriksson@gu.se
Bilder:
Bild 1: Modellerad gastransport genom en vattenyta vid vind från vänster och avkylning av vattenytan. Varma färger betyder hög gastransport och kalla färger betyder mindre transport. Denna modells yta är cirka 0.4 x1.1 meter. Temperaturen uppvisar ett liknande mönster på ytan där kalla och varma färger då motsvarar kall och varm temperatur.
Bild 2: Modellerat medelflöde av koldioxid under ett år. Kalla färger betyder transport från atmosfär till hav medan varma färger betyder det omvända [Takahashi et al., 2009]
Bild 3: Porträtt av Sam Fredriksson