Фактор Ревелл ( фактор буфера ) представляет собой отношение мгновенного изменения двуокиси углерода ( СО
2) к изменению общего 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 смешанном поверхностном слое . Он назван в честь океанографа Роджера Ревелла . Фактор Ревелла описывает способность океана поглощать атмосферный CO 2 и обычно используется при анализе глобального баланса углерода и исследованиях антропогенного изменения климата.
Фактор Revelle = Δ [ CO
2]/[ CO
2] / Δ [DIC]/[DIC]где Δ [ CO
2] / [ CO
2] - мгновенное изменение p CO
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 продукт этих многих химических констант диссоциации влияет на «противодавление». это ограничивает скорость проникновения углекислого газа на поверхность океана.
DIC [ править ]
Виды DIC, присутствующие в океанских водах, зависят от щелочности системы , и это показано на графике Бьеррума ниже (Рисунок 1). Карбонат преобладает в средах с более высоким pH (основным), тогда как углекислый газ преобладает в средах с более низким pH (кислых). Бикарбонат-ионы широко распространены в водах со средним pH. По мере снижения pH большая часть DIC будет присутствовать в виде CO 2 и, следовательно, увеличивает его парциальное давление (pCO 2 ), а коэффициент буферности будет увеличиваться. [2] Повышенный коэффициент 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 разновидностей, присутствующих в морской воде, в зависимости от pH, с соленостью, установленной на уровне 5000 частей на миллион, и температурой, установленной на уровне 25 градусов Цельсия. Обратите внимание, что температура и соленость влияют на присутствующие карбонатные виды и меняются в зависимости от места и сезона.
ДВС и щелочность определяют химию карбонатов и кислотно-щелочного баланса в Мировом океане, и их влияние на фактор Ревелла не является исключением. Отношение DIC к общей щелочности и изменения pCO 2 являются основной причиной изменчивости фактора Ревелла. Более высокие уровни DIC приводят к более низкому коэффициенту Revelle и, следовательно, большему эффекту буферизации. [3] Более высокие уровни pCO 2 приводят к более высокому коэффициенту Ревелля, положительной обратной связи и, следовательно, к меньшему эффекту буферизации. Обычно коэффициент буферизации составляет от 8 до 13.
Антропогенный CO 2 [ править ]
Способность океанических вод поглощать избыточный ( антропогенный ) CO 2 обратно пропорциональна значению фактора Ревелла. Следовательно, в современных океанах можно увидеть концентрации антропогенного CO 2 , измерив фактор Ревелла; чем ниже коэффициент Ревелля, тем больше количество антропогенного CO 2 . [4] Низкие коэффициенты Ревелла обычно встречаются в более теплых тропических и субтропических водах, тогда как более высокие коэффициенты Ревелла встречаются в более холодных водах высоких широт Северной Атлантики. В северной части Тихого океана более высокий фактор Ревелла и более низкий уровень антропогенного CO.
2. Это связано с тем, что значения щелочности в северной части Тихого океана на целых 100 мкмоль кг⁻¹ ниже, чем в Северной Атлантике.
Эффект Ревелля [ править ]
Эффект Ревелля описывает, как только небольшая часть pCO 2 присутствует в океанской воде, когда 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 (основной), фактор Ревелла максимален, в результате чего большая часть DIC существует в виде HCO 3 или CO 3 , а не CO 2 . Таким образом, чем больше эффект буферизации (низкий коэффициент Revelle), тем больше DIC возникает в виде CO 2 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 (Revelle Factor)» (веб-сайт) . Наука . Проверено 24 ноября 2015 .
- ^ a b «7.3.4.2 Обратная связь углеродного цикла с изменениями содержания двуокиси углерода в атмосфере» (.pdf) . 2010 . Проверено 15 февраля 2019 .
- ^ a b Egleston, Eric S .; Сабина, Кристофер Л .; Морель, Франсуа М.М. (март 2010 г.). «Revelle revisited: буферные факторы, которые количественно определяют реакцию химического состава океана на изменения DIC и щелочности» (PDF) . Глобальные биогеохимические циклы . 24 (1): н / д – н / д. DOI : 10.1029 / 2008GB003407 . Архивировано из оригинального (PDF) 13 апреля 2015 года.
- ^ Сабина, Кристофер Л .; Ричард А. Фили; Николас Грубер; Роберт М. Ки; Китак Ли; Джон Л. Буллистер; Рик Ваннинкхоф; CS Wong; Дуглас В. Р. Уоллес; Бронте Тилбрук; Фрэнк Дж. Миллеро; Цунг-Хунг Пэн; Александр Козырь; Цуэно Оно; Аида Ф. Риос (2004). «Океанический сток для СО2». Наука . 305 (367): 367–71. DOI : 10.1126 / science.1097403 . hdl : 10261/52596 . PMID 15256665 .
