Obří skvrny odpadků pomohly zjistit hranice oceánů  
Plovoucí plasty mají tendenci se hromadit v určitých lokalitách. Australští vědci nyní zjistili, že podobných míst, jako je „Velká pacifická skládka“ a které vymezují oblasti v nichž se oceánské vody vzájemně mísí jen velmi málo, je nejméně sedm.

 

Zvětšit obrázek
Nové rozdělení světového oceánu podle Gary Frøylanda, Roby M. Stuarta, a Erika van Sebille (UNSW).

V oceánech skončí asi desetina z 260 miliónů tun ročně vyrobených plastů. Na místa připomínající plastovou polévkou upozornili veřejnost a vědce před časem rybáři ale až vědecká mise lodi New Horizon začala zjišťovat o jak velké oblasti jde. Ta mediálně nejznámější skvrna „Velká pacifická skládka“, má rozlohu  jednoho až dvou Texasů, nebo také celého Španělska. Odpad je v ní většinou již rozdroben na malé kousky, což ale neznamená, že by přestával škodit. Plastové pole nemá pevnou hranici, ale je spíš posouvajícími se pruhy mezi Havají a Kalifornií. Bordelu tam je už tolik, že hubí ryby, želvy i ptáky. Na kousky rozmrvené láhve, kelímky, uzávěry i vyhozený zahradní nábytek, si totiž pletou s potravou. 

 

 

Zvětšit obrázek
Gary Frøyland, první autor publikace, která nově definuje hranice oceánských oblastí, jejichž povrchové vodní masy se vzájemně prakticky nemísí. Dopomohlo jim prý k tomu to co u vzdálených cílů maří práci snajperů a co již nějak za první světové války odhadovali Němci když z dalekonosných děl posílali pozdravy Pařížanům na vzdálenost 120 km.

Nejde ale jen o jedno pacifické smetiště, jsou i další lokality, které nasávají plavající odpad. Místa znečištění tak vlastně vymezují centra velkých kruhových oceánských proudů označovaných v anglické literatuře jako gyres. Mělo jich být pět. Z těchto hor odpadků pohupujících se pod hladinou vyšli australští matematici z University of New South Wales v Sydney. Vytvořili model jehož základem je chování znečišťujících částeček. Popsali to v článku, který jim otiskl časopis  Chaos. I když nám název může připadat poněkud nedůvěryhodně, jde o recenzovaný interdisciplinární věstník zaměřený na porozumění nelineárních jevů. Matematik Gary Frøyland se svým týmem vytvořil něco, čím se dají zjistit viníci i když od jejich provinění uplynulo hodně času a místo činu je daleko. Jako příklad uvádí stopování plovoucích věcí z pobřeží Madagaskaru a Mozambiku, které putuje do jižního Atlantiku, ačkoli jejich pobřeží omývá oceán Indický.


Chovatelé skotu i u nás již dlouho vědí, jak kousky fólie, kterou zakrývají silážní jámy, jejich svěřenkyním chutnají a jak časem vyplní žaludky krav něčím, co připomíná mičudu. Není toxická, ale její velikost nedovolí zvířeti se pořádně nažrat. Někdy se to projeví jen snížení užitkovosti, jindy úhynem z podvýživy. Prakticky totéž platí pro vodní živočichy.
Novým australským modelem můžeme nyní zjišťovat, jak dlouho bude trvat, než se odpad z jedné lokality přesune jinam. Převedeno do praxe to znamená, že už si můžeme spočítat za jak dlouho začnou hynout želvy poté, co si v severním Pacifiku popletou zbytky nákupní tašky z australského supermarketu porostlé povlakem řas, s chaluhami.

 

 

Coriolisova síla je síla, která má směr kolmý ke spojnici těleso – osa otáčení a je tím, co například může za to, že řeky tekoucí na severní polokouli ze severu na jih vymílají více pravý břeh a ty, které tečou z jihu na sever, zase břeh levý. Pozor na častý omyl - i když velikost této síly závisí na zeměpisné šířce (tvaru Země), není silou odstředivou! Na tělesa padající volným pádem nad rovníkem působí Coriolisova síla směrem k východu (po směru otáčení). Způsobuje viditelné odchylování přímočaře se pohybujících objektů od přímého směru a proto se jakákoliv hmota vlivem rotace Země, která se pohybuje se ve směru poledníků, odklání na severní polokouli doprava a na jižní polokouli zase doleva. Způsobuje stáčení trajektorie tělesa proti směru otáčení. (Kredit obr. Wikipedia)

Plastový nepořádek ale paradoxně posloužil i dobré věci. Pomohl oceánologům rozlousknout otázky týkající se povrchového mísení vod oceánů, což je možná stejně důležité, jako umět ukázat prstem na viníky znečištění. Oceánské proudy jsou totiž hříčkou mnoha okolností - větrů, rozdílů teplot vodních mas a jejich slanosti, ale za svojí existenci z velké míry vděčí i tomu, že se Země točí. Rotace dává vznik doprovodné sile zvané Coriolisova. I když na pověře, že se voda vypouštěná z vany nebo umyvadla stáčí vždy v jednom směru na severní polokouli a v opačném směru na jižní polokouli není pravdivá, je tato síla významnou překážkou omezující promíchávání mořských vodních mas. Z toho nyní vyšli i  Frøyland, van Sebille a Robyn Stuart a mocný efekt Coriolisovy síly podchytili matematicky. Veškeré pozemské vodstvo oceánů rozdělili do sedmi regionů. Za vydatné pomoci chování odpadků definovali hranice vodních mas, které se promíchávají jen velmi nerady. Wikipedie zatím uvádí, že těchto oblastí je jen pět. Podle nových poznatků jich je ale nejméně sedm.

 

Zvětšit obrázek
Z hlediska toku vrchní masy vody a přesunu odpadků, náleží Madagaskar do Atlantiku...


Zajímavé na novém rozdělení je i cesta, kterou autoři ke svým výsledkům došli. Nepouštěli se do komplexních simulací, jak je to nyní módou, například u modelů předpovídajících globální oteplování s prognózou na sto let dopředu. Místo toho, aby se utápěli v řadě neznámých detailů zvolili  ergodický přístup. Poprvé tohoto termínu použil fyzik Boltzman ve statistické mechanice. Pojem odvodil z řeckých slov energie (ergon) a cesta (odos). I jeho hypotéza o chování vzájemně interagujících částic v rovnovážném stavu se ukázala být neplatnou, jeho myšlenkový přístup dal základ tomu, čemu se dnes říkáme ergodická teorie a co se dá popsat jako studium dlouhodobého průměrného chování systému, který se vyvíjí v čase. Fyzikálně jde o průměrné hodnoty pro jednu částici v systému za dlouhou dobu (časové průměry)  a nebo pro celý soubor částic v jednom okamžiku (prostorové průměry). Z pohledu statistiky jde o náhodné procesy a zákonu hry velkých čísel.


 
Ergotický přístup se již osvědčil například při zjišťování chování takových systémů, jakými jsou lidská společnost. Metodou, jakou se dnes daří predikovat chování davu, nebo internetové sítě, autoři použili na chování částic v oceánech a kontrolou jim byly poznatky námořníků o kumulaci plastové drtě flakónů, nábytku a obalů všeho druhu. Tím se vědci dopracovali ke kritickému závěru, podle něhož části, které podle stávajících map řadíme k Pacifiku a Indickému oceánu jsou svým chováním jižním Atlantikem a že zase jiné lokality Indického oceánu jsou ve skutečnosti jižním Pacifikem. Nové rozdělení vod podle chování jejich povrchové vrstvy znázorňuje obrázek. Další podrobnosti a mapy jsou přístupné v originálním článku zde.


Nově stanovené hranice oceánských oblastí respektující pohyb povrchových vodních mas se může hodit pro předpověď chování ropné skvrny v Mexickém zálivu, stejně jako v mnohem menším měřítku stejný matematický přístup může mnohé napovědět o chování vod a všeho co je v nich i u Velkých jezer na pomezí Kanady a USA,...

 

Video: Obří pole odpadků v Pacifiku

 

Pramen:  Gary Froyland, Robyn M. Stuart, and Erik van Sebille., How well-connected is the surface of the global ocean?, Chaos, September 2, 2014. DOI: 10.1063/1.4892530

Datum: 03.09.2014 13:54
Tisk článku


Diskuze:


Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace