stringtranslate.com

гипотеза CLAW

Гипотеза CLAW предполагает наличие отрицательной обратной связи между океаническими экосистемами и климатом Земли . [1] Гипотеза конкретно предполагает, что определенный фитопланктон , который производит диметилсульфид, реагирует на изменения в климатическом воздействии , и что эти реакции действуют для стабилизации температуры атмосферы Земли . Гипотеза CLAW была первоначально предложена Робертом Джеем Чарлсоном , Джеймсом Лавлоком , Мейнрат Андреа и Стивеном Г. Уорреном и берет свое название от первой буквы их фамилий. [2]

гипотеза CLAW

Схематическая диаграмма гипотезы CLAW (Charlson et al. , 1987) [1]
Схематическая диаграмма гипотезы анти-CLAW (Лавлок, 2006) [3]

Гипотеза описывает обратную связь, которая начинается с увеличения доступной энергии от солнца, действующей на увеличение темпов роста фитопланктона либо за счет физиологического эффекта (из-за повышенной температуры), либо за счет усиления фотосинтеза (из-за повышенной освещенности ). Определенный фитопланктон, такой как кокколитофориды , синтезирует диметилсульфониопропионат (ДМСП), и их усиленный рост увеличивает выработку этого осмолита . В свою очередь, это приводит к увеличению концентрации продукта его распада, диметилсульфида (ДМС), сначала в морской воде, а затем в атмосфере. ДМС окисляется в атмосфере с образованием диоксида серы , и это приводит к образованию сульфатных аэрозолей . Эти аэрозоли действуют как ядра конденсации облаков и увеличивают количество капель облаков, что, в свою очередь, повышает содержание жидкой воды в облаках и площади облаков. Это приводит к увеличению альбедо облаков , что приводит к большему отражению падающего солнечного света и уменьшению воздействия, которое инициировало эту цепочку событий. На рисунке справа показана обобщающая схематическая диаграмма . Обратите внимание, что обратная связь может работать в обратном направлении, так что снижение солнечной энергии приводит к уменьшению облачного покрова и, таким образом, к увеличению количества солнечной энергии, достигающей поверхности Земли.

Важной особенностью цепочки взаимодействий, описанных выше, является то, что она создает отрицательную обратную связь, в результате чего изменение климатической системы (увеличение/уменьшение поступления солнечной энергии) в конечном итоге нейтрализуется и гасится петлей. Таким образом, гипотеза CLAW постулирует пример гомеостаза планетарного масштаба или сложной адаптивной системы , согласующейся с гипотезой Геи, сформулированной одним из первоначальных авторов гипотезы CLAW, Джеймсом Лавлоком. [4]

Некоторые последующие исследования гипотезы CLAW обнаружили доказательства, подтверждающие ее механизм, [2] [5], хотя это не однозначно. [6] Другие исследователи предположили, что механизм, подобный CLAW, может работать в цикле серы на Земле без необходимости активного биологического компонента. [7] Обзорная статья 2014 года критиковала гипотезу за чрезмерное упрощение и за то, что эффект может быть намного слабее, чем предполагалось. [8]

Гипотеза «Анти-CLAW»

В своей книге 2006 года «Месть Геи » Лавлок предположил, что вместо обеспечения отрицательной обратной связи в климатической системе компоненты гипотезы CLAW могут действовать, создавая положительную обратную связь . [3]

При будущем глобальном потеплении повышение температуры может привести к расслоению мирового океана , что приведет к уменьшению поступления питательных веществ из глубин океана в продуктивную эвфотическую зону . Следовательно, активность фитопланктона снизится с сопутствующим падением производства DMS. В противоположность гипотезе CLAW, это снижение производства DMS приведет к уменьшению ядер конденсации облаков и падению альбедо облаков . Следствием этого станет дальнейшее потепление климата, которое может привести к еще меньшему производству DMS (и дальнейшему потеплению климата). На рисунке справа показана обобщающая схематическая диаграмма.

Доказательства гипотезы анти-CLAW ограничены теми же неопределенностями, что и неопределенности обратной связи цикла серы гипотезы CLAW. Однако исследователи, моделирующие будущую первичную продукцию океана, обнаружили доказательства снижения продукции с увеличением стратификации океана, [9] [10] оставляя открытой возможность существования такого механизма.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Charlson, RJ, Lovelock, JE , Andreae, MO и Warren, SG (1987). «Океанский фитопланктон, атмосферная сера, альбедо облаков и климат». Nature . 326 (6114): 655–661. Bibcode : 1987Natur.326..655C. doi : 10.1038/326655a0. S2CID  4321239.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  2. ^ ab Андреа, MO, Элберт, W. и Демора, SJ (1995). «Биогенные выбросы серы и аэрозоли над тропической частью Южной Атлантики, 3. Атмосферный диметилсульфид, аэрозоли и ядра конденсации облаков». J. Geophys. Res . 100 (D6): 11335–56. Bibcode :1995JGR...10011335A. doi :10.1029/94JD02828.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  3. ^ ab Лавлок, Джеймс (2007). Месть Геи . Penguin. ISBN 978-0-14-102597-1.
  4. ^ Лавлок, Дж. Э. (2000) [1979]. Гея: Новый взгляд на жизнь на Земле (3-е изд.). Oxford University Press . ISBN 0-19-286218-9.
  5. ^ Cropp, RA, Gabric, AJ, McTainsh, GH, Braddock, RD и Tindale, N. (2005). «Связь между биотой океана и атмосферными аэрозолями: пыль, диметилсульфид или артефакт?». Global Biogeochemical Cycles . 19 (4): GB4002. Bibcode : 2005GBioC..19.4002C. doi : 10.1029/2004GB002436. hdl : 10072/4405 . S2CID  13631729.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  6. ^ Валлина, SM, Симо, R., Гассо, S., Де Бойер-Монтегют, C., дель Рио, E., Хурадо, E. и Дакс, J. (2007). "Анализ потенциальной связи "доза солнечной радиации-диметилсульфид-ядра конденсации облаков" на основе глобально отображенных сезонных корреляций". Глобальные биогеохимические циклы . 21 (2): GB2004. Bibcode : 2007GBioC..21.2004V. doi : 10.1029/2006GB002787. hdl : 10261/11184 . S2CID  128377799.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  7. ^ Шоу, GE ; Беннер, RL; Кантрелл, W.; Кларк, AD (1998). «Регулирование климата: петля обратной связи сульфатных частиц с участием глубокой конвекции — редакционное эссе». Изменение климата . 39 : 23–33. doi :10.1023/A:1005341506115. S2CID  150898991.
  8. ^ Грин, Тамара; Хаттон, Анджела (1 сентября 2014 г.). «Гипотеза CLAW: новый взгляд на роль биогенной серы в регуляции глобального климата». Океанография и морская биология . 52 : 315–336. doi :10.1201/b17143-7. ISBN 9780429161391.
  9. ^ Cox, PM, Betts, RA, Jones, CD, Spall, SA и Totterdell, IJ (2000). «Ускорение глобального потепления из-за обратных связей углеродного цикла в сопряженной климатической модели». Nature . 408 (6809): 184–7. Bibcode :2000Natur.408..184C. doi :10.1038/35041539. PMID  11089968. S2CID  2689847.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  10. ^ Steinacher, M.; Joos, F.; Fr ¨ olicher, TL; Bopp, L.; Cadule, P.; Cocco, V.; Doney, SC; Gehlen, M.; Lindsay, K.; Moore, JK; Schneider, B. & Segschneider, J. (2010). «Прогнозируемое снижение морской продуктивности в 21 веке: многомодельный анализ». Biogeosciences . 7 (3): 979–1005. Bibcode :2010BGeo....7..979S. doi : 10.5194/bg-7-979-2010 . hdl : 11858/00-001M-0000-0011-F69E-5 .

Внешние ссылки