כיצד האוקיינוס פועל?

האוקיינוס מְכסֶה כ-70% מפני השטח של כדור הארץ, ומכיל 97% מהמים שבכוכב הלֶּכֶת שלנו. המים הללו סופגים חום מהשמש, ומשנעים חום זה באמצעות זרמי האוקיינוס. נוסף על החום, זרמי האוקיינוס משנעים גם פחמן דו-חמצני, חומרי הזנה ואורגניזמים, כמו ביצי דגים, ברחבי כדור הארץ.

התעבורה הזו מכונה זֶרֶם-ים, ויש לה שני מרכיבים עיקריים. הראשון הוא זרם-הים העילי המהיר יותר, המוּנע על ידי רוח. הוא נוטה להתרחש רק באגנים אוקייניים מסוימים (בצפון האוקיינוס האטלנטי, או באגן האוקיינוס ההודי, למשל). זרם-הים העילי מסייע בתחלופת חום ולחות בין האוקיינוס לאטמוספרה, ולכן שינויים בזרם-ים זה עשויים להשפיע על מזג האוויר העולמי והאזורי.

המרכיב השני הוא זרם העומק העולמי. הוא איטי יותר ומוּנע על ידי הבדלים בדחיסוּת המים. לזרם זה תפקיד מרכזי במסוע הימי. למידע נוסף, רְאו המאמר: כאשר מים שוחים בתוך מים, האם הם יצופו או ישקעו? או, מה מניע זרמים באוקיינוס? [1]. כמו כן, זרם העומק העולמי מפזר חום ואנרגיה ברחבי העולם, לאורך אגנים אוקייניים שונים. שינויים בזרם-ים זה מתרחשים על פני תקופות זמן ארוכות, ועשויים להשפיע על האקלים המקומי והעולמי, כפי שראינו לאורך 50,000 השנים האחרונות. כדאי לשים לב לכך שההבדל בין ’מזג אוויר’ ובין ’אקלים’ מתבטא בקנה מידה של הזמן. כשאנו מדברים על ’מזג אוויר’, אנו מתייחסים לתהליכים בטווח הזמן הקצר, וב’אקלים’ אנו מתכוונים למצב הטבע הממוצע, לאורך תקופות זמן ממושכות. לדוגמה, אם מתחיל לרדת גשם במִּדבר, ניתן לומר שאנו חווים מזג אוויר גשום, אך לאורך שנים, נוכחנו שבדרך כלל לא יורד גשם רב באזור זה, ולכן האקלים במדבר הוא יבש, למרות מזג האוויר הגשום הנקודתי.

כיצד ההבדלים בדחיסות המים מניעים את זרם העומק העולמי? דחיסות מֵי האוקיינוס משתנה בהתאם למליחוּת ולטמפרטורה, ולכן דחיסות המים אינה זהה בכל רחבי האוקיינוס. אזורים ועומקים שונים בו מתאפיינים במליחות ובטמפרטורה שונות, ועקב כך – בדחיסות שונה. ככל שהמים הנוזליים חמים יותר, כך הם קלים יותר ופחות דחוסים. עם זה קרח מוצק הוא למעשה פחות דחוס ממים נוזליים, הודות למבנה של גבישֵׁי הקרח. מסיבה זו הקרח צף על פני המים למרות שהטמפרטורה שלו נמוכה מזו של המים הנוזליים שבהם הוא צף. כך, אזורים של מים קרים ומלוחים הם דחוסים יותר מאשר אזורים של מים חמימים ומתוקים. באוקיינוס, ’סוללות’ של מים דחוסים יותר זורמות מתחת למים הקלים יותר. סוללות מים באוקיינוס מסודרות בשכבות בהתאם לדחיסותן, ממש כמו עוגת יום הולדת עם כמה שכבות ומילויים. כך נוצר רִבּוּד האוקיינוס, המוצג באיור 1.

סוללַת מים מוגדרת על ידי טווחי הטמפרטורה שלה ומליחותה. את הסוללות הללו אנו מכנים מָסוֹת מים. על ידי מחקר של מסות המים, ביכולתנו להבין מאיפה הן הגיעו ולאן הן הולכות. כך אנו מבינים את האוקיינוס טוב יותר, ומתארים אותו בצורה טובה יותר. כדי שמסות המים ייווצרו, יש צורך בשילוב התנאים הנכונים. התנאים הללו עשויים לכלול רוחות, קרינה מהשמש וזמינוּת של מלחים, והם עשויים להתרחש רק במהלך עונות מסוימות ובאזורים מסוימים ברחבי כדור הארץ – למשל בצפון האוקיינוס האטלנטי או באוקיינוס הדרומי.

האוקיינוס והאקלים – תעבורת חום

היווצרות של מָסוֹת מֵי-עומק היא הַדֶּלֶק למה שמכונה הַמַּסּוֹעַ הימי. הזרם האטלנטי הַמַּשְׁוָנִי המתהפך, הידוע גם כ-AMOC (The Atlantic Meridional Overturning Circulation), הוא נדבך חשוב של המסוע הימי. זהו זרם-מים בעל כיווניוּת של צפון-דרום, אשר משנע חום בתוך האוקיינוס האטלנטי. כשמתחילים מפני השטח, ה-AMOC מורכב ממים חמימים ומלוחים מגבהים נמוכים (ליד קו המשווה). לאחר מכן, הוא זורם לעבר צפון האוקיינוס האטלנטי, שם ממלא תפקיד חשוב זרם ימי נוסף בשם זרם הגולף. כאשר ה-AMOC נע צפונה, הוא פולט חום לאטמוספרה באיטיות, בשל ההבדל הגדול בין טמפרטורת האוויר לזו של האוקיינוס. לאחר איבוד החום, המים הופכים דחוסים יותר ושוקעים, וזורמים חזרה דרומה (איור 2).

בו בזמן, האוויר החמים והלח שמעל לזרם ה-AMOC נישא על ידי הרוחות. דבר דומה קורה כשאתם שוכחים את כוס התה שלכם – היא מתחילה להתקרר באיטיות, עד שהיא מגיעה לטמפרטורת החדר. כדי להגיע לאיזון, על התה לפלוט חום ולחות לאוויר ממש מעל לספל שלכם, אך האוויר החמים והלח הזה אינו מתרכז מעל לספל שלכם לָעַד. במקום זאת, הוא מתפזר בחדר עד שלא ניתן עוד לעקוב אחריו. באופן דומה, הרוחות נושאות את האוויר החמים והלח מה-AMOC על פני מרחקים ארוכים, והוא מגיע אפילו לערים רחוקות כמו לונדון. עקב כך מזג האוויר בלונדון נעשה חמים ולח יותר בהשוואה לערים אחרות באותו קו רוחב.

כעת ביכולתכם להבין מדוע ה-AMOC הוא רכיב חיוני במערכת האקלים של כדור הארץ – זאת כיוון שהוא ממלא תפקיד מכריע בתעבורת החום. ה-AMOC אחראי לחמימוּת היחסית של חצי הכדור הצפוני [2].

אבל, כיצד האוקיינוס ישתנה?

האוקיינוס סופג את מַרבית אנרגיית השמש שמגיעה לכדור הארץ. האם ידעתם כי הוא סופג גם יותר מ-90% מהפחמן הדו-חמצני ומהחום הָעוֹדֵף שבני האדם משחררים אל תוך האטמוספרה? אולם האם האוקיינוס יכול להמשיך לספוג חום ופחמן לָנֶצַח? כנראה שלא. למרות שהאוקיינוס משתנה כל הזמן, כיום הוא משתנה בקצב שעולה בהרבה על תחזיות המדענים (איור 3).

בכל פעם שאנו מוסיפים לאוקיינוס משהו שלא היה שם קודם לכן, כמו חום או פחמן, אנו גורמים לשינויים בו. אם כן, בין שינויי האקלים לפגיעוֹת הנגרמות על ידי בני האדם, מה צופן בחובו העתיד לאוקיינוס?

טמפרטורת האוקיינוס הממוצעת נמצאת במגמת עלייה. אוקיינוס חם יותר יגרום לריבוד נוסף באוקיינוס, מה שיוביל לכך שיהיו יותר שכבות מים נייחוֹת ופחות ערבוב. הדבר יקשֶׁה גם על היווצרות מסות מים, כפי שיש לנו היום, כיוון שהן זקוקות לערבוב כלשהו כדי להיווצר. שינויים בהיווצרות מסות המים ישפיעו על תעבורת החום, וכתוצאה מכך, על אקלים כדור הארץ. ישנם מקומות שיחוו את התחממות פני השטח יותר מאחרים. האוקיינוס הארקטי, למשל, יושפע יותר מאשר אזורים אחרים [4]. הבעיה היא שהאוקיינוס הארקטי הוא אחד מאזורי היווצרות מסות המים החיוניים ביותר. אם היווצרות מסות המים באוקיינוס הארקטי לא תתרחש באותה הקלוּת, זרמי הים ייחלשו, ככל הנראה. החוקרים כבר הצביעו על כך שה-AMOC הולך ונחלש, והם טוענים כי זו תוצאה של שינוי האקלים [5].

התחממות האוקיינוס עלולה להוביל גם להיעלמותם של כמה ערי-חוף ואיים, אשר תתרחש כתוצאה מהתפשטות תֶּרְמִית. כשהטמפרטורה עולה, מים נוזליים מתפשטים ותופסים נפח רב יותר, דבר המוביל לעליית מפלס הים. מפלס הים יעלה גם כאשר מים נוזליים ינועו מהיבשה לים, בעקבות זרימת מים מוגברת מנהרות או עקב הפשׁרַת הקרחונים. גם הפשׁרתן של יריעות קרח יבשתיות, במסגרת עליית הטמפרטורה, עשויה להוסיף נפח לאוקיינוס, ולתרום לעליית מפלס הים באזורים מסוימים. הַמשיכו לקרוא על כך כאן: שינויים במפלס הים – מדוע הם מדאיגים? [6]. במהלך השנים האחרונות כבר נצפתה עלייה במפלס הים. יש לחקור ביסודיות את התופעה, כיוון שהיא עלולה להשפיע על אנשים רבים סביב לעולם, ובמיוחד על אוכלוסיות החוף.

כיצד אנו יכולים לעזור?

המחקרים העוסקים בשינויי האקלים מלמדים אותנו כיצד ומתי האוקיינוס ישתנה, אם לא ייעשה דבר כדי למנוע את התהליך. אם טמפרטורות האוקיינוס העולמיות ימשיכו לעלות, יהיו לכך השלכות חמוּרוֹת רבות על האורגניזמים החיים בים ועל בני האדם. האוקיינוס הוא אחד המווסתים העיקריים של הגשם ושל ייצור החמצן. הוא מְספק לנו מזון ועוזר לנו לנוע ברחבי כדור הארץ. כולנו תלויים בו! לכן, עָלֵינו לצבור יֶדַע על אודות האוקיינוס והסכנות העומדות בפניו, ולהפיצו. כדי לסייע בכך, האומות המאוחדות יצרו את תוכנית ’עשׂור מדעי האוקיינוס ופיתוח הקיימוּת’, שהחל ב-2021 ומתוכנן עד 2030. יוזמה זו תסייע לנו ללמד אנשים מה עליהם לעשות, כיחידים וכציבור, כדי לנהל טוב יותר את משאבי האוקיינוס. אם לא נתחיל לשנות את הרגלינו ולשפר את מערכת היחסים שלנו עם הטבע, שינויי האקלים יתעצמו, ועימם יחמירו ההשלכות של עליית טמפרטורת האוקיינוס.

אולם, כוח השינוי נמצא בידינו! אנו יכולים לשנות את ההרגלים האישיים שלנו, לדוגמה להיות ערניים יותר לשימוש שאנו עושים במים ובאנרגיה; להפחית את השימוש בכלים חד-פעמיים, ולמלא תפקידי מפתֵּח גם כאזרחים. לילדים יש תפקיד חיוני בהעלאת המוּדעוּת ובעיצוב העתיד. כשאנו מְדברים על שינוי האקלים עם בני משפחותינו ועם חברינו, באפשרותנו להסב את תשומת ליבם לנושא זה. אנו יכולים לדון בדרכים להפגנַת תמיכה במדיניות המגינה על האוקיינוס, ונלחמת בשינוי האקלים. אנו גם יכולים לדרוש שממשלותינו והתעשיות שלנו יפעלו באופן אחראי וישתמשו במשאבי הטבע בחוכמה. ככל שנקדים לנקוט פעולה, כך גדלים הסיכויים להבטיח עתיד משופר ובהיר יותר עבור האוקיינוסים של העולם – ועבור כל החיות ובני האדם התלויים בהם.

מילון מונחים

זרם-ים (Oceanic Circulation): ↑ תנועה של מים בקנה מידה גדול, הנגרמת על ידי זרמי האוקיינוס.

דחיסות (Density): ↑ גם: צפיפות. היחס שבין הַמָּסָה של גוף מסוים לבין נפחו.

מליחוּת (Salinity): ↑ כמות המלח המומס בגוף מים.

רִבּוּד האוקיינוס (Ocean Stratification): ↑ חלוקת מֵי האוקיינוס לשכבות בהתבסס על דחיסותם.

מָסוֹת מים (Water Masses): ↑ ’סוללות’ מים בעלות מאפיינים דומים כמו טמפרטורה ומליחות, הנוצרות באותו אזור ונעות ממקום למקום.

המסוע הימי (Thermohaline Circulation): ↑ חלק מסירקולציה ימית בקנה מידה גדול, המוּנעת על ידי הבדלים בדחיסות. נוצר כתוצאה מההשלכות המשולבות של הטמפרטורה והמליחות על הדחיסות.

התפשטות תרמית (Thermal Expansion): ↑ כאשר חומר מתחמם, המולקולות מתחילות לרטוט ולזוז יותר, וכך המרחקים ביניהן גדלים. התוצאה היא הגדלַת הנפח והפחתַת הצפיפות.

הצהרת כלי בינה מלאכותית

טקסט חלופי הנלווה לאיורים במאמר זה נוצר על ידי פרונטירז בסיוע כלי בינה מלאכותית, ונעשו מאמצים על מנת להבטיח את דיוקו, כולל בדיקה על ידי כותבי המאמר כאשר הדבר התאפשר. אם ברצונכם לדווח על בעיה, אנו צרו איתנו קשר.

הצהרת ניגוד אינטרסים

המחברים מצהירים כל המחקר נערך בהעדר כי קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.