Фактор Ревелла
Фактор Ревелля ( буферный фактор ) представляет собой отношение мгновенного изменения содержания углекислого газа ( CO 2 ) к изменению общего содержания растворенного неорганического углерода (DIC) и является мерой сопротивления атмосферному CO 2 , поглощаемому поверхностным слоем океана. . [1] Коэффициент буферности используется для изучения распределения CO 2 между атмосферой и океаном и измеряет количество CO 2 , которое может быть растворено в перемешанном поверхностном слое . Назван в честь океанографа Роджера Ревелла . Фактор Ревелла описывает способность океана поглощать атмосферный CO 2 , и на него обычно ссылаются в анализе глобального баланса углерода и исследованиях антропогенного изменения климата.
Фактор Ревелла = Δ[CO 2 ] / [CO 2 ] / Δ[DIC] / [DIC] где Δ[CO 2 ] / [CO 2 ] — мгновенное изменение pCO 2 и Δ[DIC] / [DIC] — мгновенное изменение растворенного неорганического углерода на поверхности океана.
Термодинамика [ править ]
Чтобы попасть в океан, углекислый газ должен разделиться на один из компонентов угольной кислоты : карбонат -ион, бикарбонат -ион или протонированную угольную кислоту, и произведение этих многочисленных констант химической диссоциации образует «противодавление». это ограничивает скорость проникновения углекислого газа на поверхность океана.
ДИК [ править ]
Виды DIC, присутствующие в океанских водах, зависят от pH системы и иллюстрируются графиком Бьеррума ниже (рис. 1). Карбонат преобладает в средах с более высоким pH (основным), тогда как углекислый газ доминирует в средах с более низким pH (кислых). Ионы бикарбоната обильны в водах со средним уровнем pH. По мере снижения pH большая часть DIC будет присутствовать в виде CO 2 и, следовательно, увеличится его парциальное давление (pCO 2 ), а коэффициент буферности увеличится. [2] Увеличение коэффициента буферности приводит к снижению буферного эффекта, что может привести к поглощению большего количества CO 2 из атмосферы и еще большему снижению pH. [2]
Рисунок 1: Кривые, иллюстрирующие молярную долю карбонатных частиц, присутствующих в морской воде в зависимости от pH, с соленостью, установленной на уровне 5000 частей на миллион, и температурой, равной 25 градусам Цельсия. Обратите внимание, что температура и соленость влияют на присутствующие виды карбонатов и варьируются в зависимости от местоположения и сезона.
DIC и щелочность определяют карбонатный и кислотно-щелочной химический состав мирового океана, и их влияние на фактор Ревелля не является исключением. Отношение DIC к общей щелочности и изменения pCO 2 являются основной причиной изменчивости фактора Ревелла. Более высокие уровни ДВС-синдрома приводят к снижению фактора Ревелля и, следовательно, к более сильному буферному эффекту. [3] Более высокие уровни pCO 2 приводят к более высокому фактору Ревелля, петле положительной обратной связи и, следовательно, к меньшему буферному эффекту. Обычно коэффициент буфера колеблется от 8 до 13.
Антропогенный CO 2 [ править ]
Способность океанских вод поглощать избыточный ( антропогенный ) CO 2 обратно пропорциональна значению фактора Ревелля. Следовательно, в современных океанах можно увидеть концентрации антропогенного CO 2 путем измерения фактора Ревелля; чем ниже коэффициент Ревелля, тем больше количество антропогенного CO 2 . [4] Низкие факторы Ревелля обычно обнаруживаются в более теплых тропических и субтропических водах, тогда как более высокие факторы Ревелля обнаруживаются в более холодных водах высоких широт Северной Атлантики. Северная часть Тихого океана имеет более высокие коэффициенты Ревелля и более низкий уровень антропогенного CO 2 . Это связано с тем, что значения щелочности в северной части Тихого океана на целых 100 мкмоль/кг ниже, чем в Северной Атлантике.
Эффект Ревелла [ править ]
Эффект Ревелля описывает, как лишь небольшая часть pCO 2 присутствует в океанской воде, тогда как в атмосферу добавляются гораздо большие количества. В зависимости от щелочности воды DIC присутствует в виде CO 3 , HCO 3 или CO 2 . Когда pH высокий (базовый), эффект Ревелля наиболее выражен, в результате чего большая часть DIC существует в виде HCO 3 или CO 3 , а не CO 2 . Таким образом, чем сильнее эффект буферизации (низкий фактор Ревелля), тем больше ДВС возникает в виде CO 3 или HCO 3 , эффективно снижая уровни pCO 2 как в атмосфере, так и в океане. [3]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Маккракен, Марк. «Определение буферного фактора (фактора Ревелля)» (веб-сайт) . Наука . Проверено 24 ноября 2015 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «7.3.4.2 Обратная связь углеродного цикла с изменениями содержания углекислого газа в атмосфере» (.pdf) . 2010 . Проверено 15 февраля 2019 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Эглстон, Эрик С.; Сабина, Кристофер Л.; Морель, Франсуа ММ (март 2010 г.). «Возврат к Ревеллу: буферные факторы, которые количественно определяют реакцию химии океана на изменения DIC и щелочности» (PDF) . Глобальные биогеохимические циклы . 24 (1): н/д. Бибкод : 2010GBioC..24.1002E . дои : 10.1029/2008GB003407 . S2CID 93920859 . Архивировано из оригинала (PDF) 13 апреля 2015 г.
- ^ Сабина, Кристофер Л.; Ричард А. Фили; Николас Грубер; Роберт М. Ки; Китак Ли; Джон Л. Буллистер; Рик Ваннинхоф; К.С. Вонг; Дуглас В. Р. Уоллес; Бронте Тилбрук; Фрэнк Дж. Миллеро; Цунг-Хунг Пэн; Александр Козырь; Цуэно Оно; Аида Ф. Риос (2004). «Океанический поглотитель CO2» (PDF) . Наука . 305 (367): 367–71. Бибкод : 2004Sci...305..367S . дои : 10.1126/science.1097403 . hdl : 10261/52596 . ПМИД 15256665 . S2CID 5607281 .