海洋热量和营养物质运输

海洋是地球最显着的特征之一。海洋覆盖了地球表面约 70.8% 的面积并容纳了 97% 的水，是蓝色星球上生命的基础。作为一个巨大的热库，海洋吸收了大量的太阳能，进而影响全球的气候和天气模式。目前，越来越多的温室气体不允许从地球表面辐射的热量自由逸出到太空中。因此，大部分增加的大气热量被转移回海洋。海洋吸收的大量热量通过全球海洋输送带分布到世界各地或温盐环流。此外，这种海洋环流还为表层海洋提供了重要的营养物质，有助于提高全球海洋生产力。

海洋热传输
值得注意的是，到达地球表面的大量阳光被储存在我们的海洋中，而大气中的热量也被海洋吸收，进一步提高了海洋的温度。海洋吸收和储存的太阳能总量称为海洋热含量。在热带地区，海面温度升至 86°F 以上，而靠近两极，温度约为 28°F，与海冰保持平衡。近几十年来，人为的全球变暖温室气体排放引起的海洋上层热含量显着增加。据记载，从 1971 年到 2018 年，地球上被大气吸收的多余热量有 90% 以上被海洋吸收了。

如前所述，在洋流的帮助下，温盐环流有助于将吸收的热量输送到整个星球。研究表明，海洋通过浅层风力驱动的环流和与高纬度对流相关的深层环流从热带输送大约 3 PW 的热量。海洋吸收的太阳能在赤道地区非常强烈，那里靠近地表的水域被加热最多，因为太阳射线直射头顶。因此，与高纬度地区相比，热带地区单位面积吸收的能量更多。因此，地球大气层发射红外线长波热辐射以平衡入射的可见光短波太阳辐射。

洋流将密度较低的温暖海水带到两极。因此，海洋向极地传输的热量是地球能量平衡的一个组成部分，有助于减少高纬度和低纬度之间的温度差异。为了给进入的暖水腾出空间，两极较冷、密度较大的水下沉并向后移回赤道。当这种凉爽、稠密的水向下移动时，它与温暖的水混合，然后上升到地表。

海洋养分运输
在深海水域中发现了硝酸盐、磷酸盐和硅酸等必需营养素。然后，这种富含营养的水会上升到浮游植物使用它的表面。海洋中的养分通过称为生物泵送的过程进行循环，而浮游植物从地表水中提取养分，并与入射的太阳辐射和溶解的二氧化碳一起通过光合作用产生有机化合物。当植物死亡和腐烂时，这些营养物质以溶解状态返回到更深的海洋层。

通过感知叶绿素的分布，科学家可以通过卫星绘制海洋初级生产图。值得注意的是，沿海边缘的叶绿素含量最高，因为这里的养分通过沿海上升流以及陆地和河流排放提供给上层海洋。除此之外，上升流区还具有高叶绿素水平，因为这里由于气旋中尺度涡流和锋面而产生的局部上升流将营养物从营养丰富的地下垂直输送到远洋带。

气候变化如何影响海洋热量和营养物质运输
人类活动导致的二氧化碳、甲烷等温室气体的过量排放是导致海洋变暖的主要因素。研究表明，人类活动造成的所有二氧化碳排放量中约有 25% 被海洋吸收。随着气温升高，海洋表面也变暖，这反过来又加剧了温度分层。海洋层混合的减少导致靠近地表的暖水稳定，同时减少了寒冷的深海水域的循环。结果，海洋吸收热量的能力大大降低。因此，随着气温的进一步升高，热带风暴和气旋形成的能量将显着增加，而上层海水中的营养物质数量以及海洋储存碳的能力预计将减少。

此外，由于温暖的水域不能容纳太多氧气，这将降低海洋中的氧气含量，同时增加大气中的氧气含量。由于热分层的增加，从表面到深水的氧气供应将减少，进一步降低海水的氧气含量。气候变化带来的上述所有海洋变化最终都会损害海洋生态系统，改变物种分布，导致一些著名海洋物种灭绝。