【摘要】：利用廣泛收集的各種水文數(shù)據(jù)對(duì)2003-2012年波弗特流渦系統(tǒng)下的加拿大海盆中上層海洋進(jìn)行研究,給出其多年變化及其調(diào)控這些變化的機(jī)制。加拿大海盆是經(jīng)歷海冰退縮最顯著的區(qū)域之一,海冰的快速變化與上層海洋有著密切的聯(lián)系。加拿大海盆上層海洋淡水含量和熱含量都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),更多的風(fēng)能輸入海洋當(dāng)中。波弗特流渦作為調(diào)節(jié)上層海洋最重要的因素之一在過(guò)去十多年里呈現(xiàn)旋轉(zhuǎn)加速的趨勢(shì),這影響著上層海洋的水文性質(zhì)變化。地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度和淡水含量都會(huì)對(duì)波弗特流渦的自旋加速做出貢獻(xiàn)。波弗特流渦作用中心逐漸向海盆西南部移動(dòng),其自旋加速導(dǎo)致了太平洋冬季水的加深,同時(shí)夏季太平洋水更多的從楚科奇海向北部輸運(yùn),改變了太平洋水在海盆中的分布。加拿大海盆的淡水含量(相對(duì)于鹽度值34.8)在2003-2006年期間最高值在-22m,而到了2007-2010年期間為-28m,從2010年之后淡水含量逐漸降低。淡水含量的增加意味著層化加強(qiáng)。海盆中的動(dòng)力高度(相對(duì)于400 db)在2003年最高為0.65gpm,而到了2008年最高能夠達(dá)到0.85gpm,造就了海盆中地轉(zhuǎn)流的加強(qiáng)。在波弗特流渦中的艾克曼泵壓速度2003年之后普遍大于2cm/day(在2007年4cm/day而在2012年1cm/day)。2012年加拿大海盆中大部分區(qū)域呈現(xiàn)出艾克曼泵吸并且出現(xiàn)較強(qiáng)向北的艾克曼輸運(yùn),這有利于在海盆中積蓄多年的淡水的釋放。在2003年200m以上上層海洋熱含量高值區(qū)只出現(xiàn)在海盆西南部的一小塊區(qū)域,海盆整體熱含量值在0.6TJ/m2。2004-2006年海盆西南部熱含量增加,在海盆中部及北部的熱含量變化較為平穩(wěn),熱含量值不高于0.7TJ/m2。而從2007年開(kāi)始熱含量高值區(qū)逐漸從海盆西南部向海盆中部及北部擴(kuò)展,海盆中部熱含量最高能達(dá)到0.9 TJ/m2。到了2012年上層海洋大部分區(qū)域熱含量都高于0.9 TJ/m2,在南部波弗特海區(qū)域最高能超過(guò)1 TJ/m2。上層海洋增暖主要來(lái)自兩個(gè)方面：(1)夏季更多開(kāi)闊水域的出現(xiàn)導(dǎo)致太陽(yáng)輻射能更多地進(jìn)入上層海洋進(jìn)而加熱上層海洋,(2)更多暖夏季太平洋水的注入。不同于上層海洋,在中層水占據(jù)的中層海洋則顯現(xiàn)出不一致的變化。北極中層水(在英文中常稱為大西洋水)源頭為北大西洋水,是北冰洋中層攜帶熱量最多的水體,其對(duì)整個(gè)北冰洋水體的交換、循環(huán)過(guò)程中起著重要的作用。北極中層水進(jìn)入北冰洋共有兩條路徑,一支從弗拉姆海峽進(jìn)入,一支從巴倫支海進(jìn)入(大部分通過(guò)豁口St Anna Trough進(jìn)入),而以從弗拉姆海峽進(jìn)入的分支作為主導(dǎo)。一般研究北極中層水在北極海盆中的流動(dòng)及分布也是以弗拉姆海峽分支作為指示的。20世紀(jì)90年代以來(lái)北極中層水經(jīng)歷兩次較大的變化,在90年代初期和2006年分別出現(xiàn)了兩次高于氣候態(tài)的異常暖水,隨著時(shí)間的推移異常暖水在海盆中輸運(yùn)導(dǎo)致的溫鹽結(jié)構(gòu)變化使得我們能夠大致刻畫出北極中層水的環(huán)流狀況。90年代初期的異常暖中層水在2000年左右進(jìn)入加拿大海盆中,此后在海盆中這股暖信號(hào)逐漸擴(kuò)展開(kāi)。而2004年之后海盆中的中層水逐漸呈現(xiàn)出降溫的趨勢(shì),這個(gè)降溫不是由于更多的熱量向上釋放所導(dǎo)致的,而是由于相對(duì)冷位相的中層水開(kāi)始進(jìn)入海盆中所致。2003-2012年間整個(gè)海盆在200-700m層的熱含量呈現(xiàn)出明顯的降低趨勢(shì),從2003年高于5.8TJ/m2降低到2012年最低低于4.2TJ/m2。隨著時(shí)間推移相對(duì)冷的中層水逐漸進(jìn)入海盆中,伴隨而來(lái)的是中層水核心呈現(xiàn)逐漸加深的過(guò)程。然而溫度低密度相對(duì)大引起的加深這并不是中層水加深的全部機(jī)制。1997年以來(lái),加拿大海盆海冰發(fā)生了劇烈的衰退,海冰的流動(dòng)性加強(qiáng),波弗特流渦呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨勢(shì)。加拿大海盆的向下的表面應(yīng)力渦度的加強(qiáng)使得上層海洋輻聚加強(qiáng),進(jìn)而改變了上層海洋的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)從而對(duì)中層水在溫度變化相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域的加深起到了重要的作用。本論文揭示出在海冰快速變化的背景下,中層水深度的變化不僅受控于其熱力學(xué)性質(zhì)的改變,還受控制于加強(qiáng)的波弗特流渦所帶來(lái)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)的變化。用一個(gè)兩層半模式,文中揭示了表面應(yīng)力與中層水核心深度之間的關(guān)系。文中提出的中層水核心密度與深度的關(guān)系,表明在2007年之前核心深度主要受控于核心密度的變化,而從2008年之后海冰減退所導(dǎo)致的表面應(yīng)力加強(qiáng)和核心密度共同決定了在波弗特流渦中中層水核心的深度。與波弗特流渦聯(lián)系下的中層水核心深度的增加和擴(kuò)展正影響著海盆中的環(huán)流。
[Abstract]:The Canadian basin is one of the most important factors in the sea ice recession , and the rapid change of the sea ice contributes to the spin acceleration of the ocean basin . In this paper , the relationship between surface stress and core depth of middle layer water is revealed by a two - layer semi - model . The relationship between surface stress and core depth of middle layer water is discussed in this paper . It is shown that the core depth is mainly controlled by the change of core density before 2007 .
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P731

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本文編號(hào)：2130811