大西洋经圈翻转环流在高纬度海水淡化背景下的瞬时响应及海洋垂直混合作用
  • 【摘要】

    利用卑尔根海洋-大气-海冰耦合气候模式(Bergen Climate Model; BCM),研究了在北冰洋及北欧海(Nordic Sea)的150年连续淡水强迫增强的背景下,大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)的瞬时响应,着重讨论了海表热力性质、北大西洋深层重水(North Atlantic Deep Water; ... 展开>>利用卑尔根海洋-大气-海冰耦合气候模式(Bergen Climate Model; BCM),研究了在北冰洋及北欧海(Nordic Sea)的150年连续淡水强迫增强的背景下,大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)的瞬时响应,着重讨论了海表热力性质、北大西洋深层重水(North Atlantic Deep Water; NADW)生成率、海洋内部等密度层间混合(diapycnal mixing)、大气风场等气候因子伴随大西洋经圈翻转环流(AMOC)瞬时响应所发生的时间演变特征.论文的主要结论如下: 1. 在持续150年的增强(强度为0.4sv, 1sv=106 m3 ?s-1)的淡水强迫下,AMOC的瞬时响应表现为前50年强度的快速减弱和在接下来100年中强度的逐渐恢复; 2. 前期AMOC的减弱主要是由于在增强的淡水强迫前期北半球高纬度海表海水变淡,海表密度降低,冬季对流混合减弱,导致北大西洋重水(NADW)生成率快速减弱; 3. 后期恢复机制可以概括为:1) 随着向南流的NADW的减少,中低纬度及南半球海水垂直层结逐渐减弱,diapycnal mixing逐渐增强;这有利于中低纬度大西洋的深层重水(DW)的上升(upwelling); 2)由于南半球西风应力的增强和东风应力的减弱,北半球热带东风应力的增强和20oN~30oN之间的西风减弱的共同的作用使得向北的艾克曼体积通量净传输恢复;3) 向北的盐度传输逐渐恢复有利于次极地SSS的恢复,与之对应,NADW的生成率逐渐恢复;同时,与次极地SSS的恢复对应,极地-赤道海表密度梯度也恢复了,可以为上层海洋向北的体积传输的逐渐恢复提供驱动.研究还发现,淡水强迫下,NADW的恢复主要以厄尔明格海为主.另外,在淡水强迫的后期,冬季北大西洋海平面气压场呈现类似正NAO的模态,有利于次极地回旋区的增强, 同时,热带降水中心向南移到赤道以南,这是ITCZ南移的一个特征,伴随这一响应北大西洋(NA)热带SSS增强,也有利于向北的热盐通量传输的恢复.研究表明,在淡水强迫增强情形下,AMOC的瞬时响应受NADW、海表风场,大气降水及垂直混合的共同作用. 为了探索垂直混合在AMOC的瞬时响应中的作用,在前面所述淡水试验FW1的基础上,论文又建立了第二组淡水试验(FW2).在FW2中,淡水的注入量、注入方式及注入范围与FW1完全相同,但与FW1不同的是在FW2中垂直混合则固定为控制试验当中的强度,从而作为FW1的对比试验研究垂直混合对于AMOC变率的影响.结果显示: 4. 在高纬度淡水的注入增强的情形下,FW2中AMOC的瞬时响应比在FW1中AMOC更加稳定些.这说明层结相关的diapycnal mixing过程使得AMOC对于淡水强迫的瞬时响应更加敏感; 5. 变化的diapycnal mixing对于AMOC在淡水强迫下后期的恢复并不起决定作用,但是它能够影响恢复的强度,我们的结果显示,淡水试验中,diapycnal mixing对于AMOC的upwelling支的强度的增强起到平均1.5sv的贡献.因而在整个经圈环流强度的恢复中贡献1.5sv左右的恢复; 6. AMOC的恢复更大程度上是由于向北的盐度传输的恢复及高纬度NADW生成率的恢复而引起. 关键词:淡水强迫;大西洋经向翻转环流(AMOC);瞬时响应 收起<<

  • 【作者】

    于雷 

  • 【学科专业】

    气象学

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国科学院大气物理研究所

  • 【导师姓名】

    王会军

  • 【学位年度】

    2007

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    淡水强迫%大西洋经向翻转环流(AMOC)%瞬时响应