У стаціонарному стані, що існував у доиндустриальное час, більше 90% ізотопу, що втримується на Землі, перебувало в морській воді й донних відкладеннях (зміст в останні становить усього кілька відсотків). Існував зразковий баланс між переносом з атмосфери в океан і радіоактивний розпад усередині океану. Середній глобальний обмін між атмосферою й океаном можна визначити шляхом виміру різниці змісту у вуглекислому газі атмосфери й розчиненому в поверхневому шарі океану. Дані спостережень за зменшенням концентрації в атмосфері і її збільшенні в поверхневих водах океану після проведення випробувань ядерної зброї дають ще одну можливість визначити швидкість газообміну. Третій спосіб оцінки швидкості газообміну між атмосферою й океаном полягає у вимірі відхилення від стану рівноваги між і , обумовленого надходженням з океану в атмосферу. Середня швидкість газообміну між атмосферою й океаном при концентрації в атмосфері 300 млн , отримана на основі цих трьох способів, дорівнює 18 5 міль/(м рік). Це означає, що середній час перебування в атмосфері дорівнює 8,5 2 років. Швидкість газообміну на границі роздягнула між атмосферою й океаном залежить від стану поверхні океану, від швидкості вітру й хвилювання

При розчиненні в морській воді відбувається реакція гідратації з утворенням вугільної кислоти , що у свою чергу диссоциирует на іони . Карбонатна система визначається сумарною концентрацією розчиненого неорганічного вуглецю ( ); повним змістом боратов ( В); лужним резервом (А); кислотністю (p); парціальним тиском расворённого вуглекислого газу , що за умови рівноваги з атмосферою дорівнює парціальному тиску в атмосфері. При поглинанні морською водою лужність залишається незмінної, а утворення й розкладання органічних і неорганічних з’єднань приводить до зміни як , так і А. Карбонатна система має наступні основні особливості:

1. Розчинність у морській воді й відповідно концентрація сумарного вуглецю, що перебуває в рівновазі з атмосферним при заданому значенні концентрації останнього, залежать від температури

2. Обмін між газовою фазою й розчином залежить від так званого буферного фактора, що також називають фактором Ревелла.

Розчинність і буферний фактор збільшуються при зниженні температури. Тому що зміна парціального тиску вуглекислого газу в напрямку від полюса до екватора невелико, у середньому переноситься з атмосфери в океан у високих широтах і в протилежному напрямку в низьких, хоча спостерігаються відхилення від цієї спрощеної картини внаслідок того, що в результаті апвеллинга із глибинних шарів океану до поверхні приносяться збагачені вуглекислим газом води. Буферний фактор має величину порядку 10 і збільшується з ростом значень . Це означає, що відчутно до досить малих змін у воді. При збереженні рівноваги в системі атмосфера - поверхневі води океану зміна концентрації в атмосфері приблизно на 25% протягом останніх 100 років викличе зміну змісту сумарного расворённого неорганічного вуглецю в поверхневих водах тільки на 2-2,5%. Таким чином, здатність океану поглинати надлишковий атмосферний в 10 разів менше тої, котру можна було б очікувати виходячи з порівняння розмірів природних резервуарів вуглецю

Як показали дослідження, зміст сумарного неорганічного вуглецю в океані в 1983 році більш, ніж в 50 разів перевищувало зміст в атмосфері. Крім того, в океані перебувають значні кількості розчиненого органічного вуглецю. Вертикальний розподіл не є однорідним, його концентрації в глибинних шарах океану вище, ніж у поверхневі. Спостерігається також збільшення концентрації від досить низьких значень у глибинних водах Північного Льодовитого океану до більше високих значень у глибинних водах Атлантичного океану, до ще більш високим у Південному й Індійському океанах до максимальних У Тихому океані. Вертикальний розподіл лужності дуже схоже на розподіл , однак межі змін лужності значно менше й становлять приблизно 30% змін . Цікаво відзначити, що поверхневі концентрації були б на приблизно на 15% вище, якби океани були добре перемішані, що у свою чергу означало б, що концентрація в атмосфері повинна бути близько 700 млн . Наявність вертикальних градиендов (так само як і лужності) в океанах впливає на концентрації атмосферного .

Pages: 1 2