【摘要】：格陵蘭海內(nèi)發(fā)生的等密度混合引起的增密對(duì)流是重要的對(duì)流現(xiàn)象之一。目前還沒有對(duì)格陵蘭海以及附近海域混合增密對(duì)流強(qiáng)度的整體估計(jì)。本文利用多年月平均HydroBase三維格點(diǎn)溫鹽數(shù)據(jù)中八月份的數(shù)據(jù)分四層分別計(jì)算了GIN海域的混合增密下沉速度，以估計(jì)GIN海和格陵蘭海的混合增密效應(yīng)的強(qiáng)度。直接計(jì)算得到的混合增密下沉速度很大，在GIN海平均約為8.7×10~(-6)m/s。且下沉速度的空間差異大，尤其是水平上差異可達(dá)108量級(jí)。這主要由于插值得到的浮力頻率與位勢(shì)溫度的空間分布不平滑、不連續(xù)，存在一些不合理的值。通過統(tǒng)計(jì)可知，在各層占2%的較大的下沉速度產(chǎn)生的流量占該層總流量的30%以上，限制2%最大值后計(jì)算的平均下沉速度為6.47×10~(-6)m/s。說明這些數(shù)量很少但是遠(yuǎn)大于平均值的速度值點(diǎn)會(huì)極大的影響整體流速的估計(jì)。 通過對(duì)位勢(shì)溫度進(jìn)行三次多項(xiàng)式擬合以及對(duì)浮力頻率進(jìn)行限制奇異值處理后，計(jì)算得到的下沉速度約為1.19×10~(-7)m/s，比直接計(jì)算的結(jié)果小102倍。與北大西洋中低緯度海域的下沉速度的量級(jí)一致，但前者為后者的2.5倍。經(jīng)過處理后計(jì)算的下沉速度顯示，深層與表層的混合增密下沉速度要大于中層，即中層混合增密效應(yīng)最弱。表明在GIN海域主要為兩種等密度混合增密效應(yīng)形式，即在上層海洋跨亞極地鋒面的等密度混合增密與深層海洋不同水團(tuán)平行于中性面的的混合增密。對(duì)各層直接計(jì)算出的下沉速度進(jìn)行2%最值限制后的結(jié)果也支持該結(jié)論。由于混合增密效應(yīng)本身依賴于小尺度的混合過程，通過擬合去除了位勢(shì)溫度小尺度的差別，只保留大尺度上的趨勢(shì)差異，不可避免會(huì)忽略了小尺度的混合過程，使得估計(jì)的混合增密效應(yīng)強(qiáng)度過小。因此，本文的結(jié)果支持該區(qū)域的下沉速率的量級(jí)應(yīng)該在10~(-7)~10~(-6)m/s之間。但需要注意的是，這只是一個(gè)較為保守的估計(jì)。 不論是直接計(jì)算還是經(jīng)過平滑處理后的計(jì)算結(jié)果都表明，由北冰洋水體直接參與形成的混合增密下沉速度都大于整個(gè)GIN海的平均下沉速度。北冰洋水體在格陵蘭海形成的混合增密對(duì)流是較為重要的下沉運(yùn)動(dòng)形式。 格陵蘭海發(fā)生的等密度混合增密對(duì)流的主體是大西洋回流水與北冰洋流出水體�，F(xiàn)在北冰洋正在發(fā)生快速變化，其內(nèi)水團(tuán)變性以及環(huán)流的系統(tǒng)改變都將使格陵蘭海等密度混合對(duì)流發(fā)生明顯變化，繼而對(duì)全球氣候變化產(chǎn)生影響。本文接著探討了北極內(nèi)部不同海域的水體會(huì)對(duì)該海域混合增密對(duì)流造成的可能影響。首先定義了有效對(duì)流速度，為1.73m/d，并得出了可以與大西洋回流水形成有效對(duì)流的水體的溫鹽范圍。并使用WOD數(shù)據(jù)選取北冰洋代表站點(diǎn)分析得出，發(fā)生在格陵蘭海的等密度混合對(duì)流都是大西洋的水體，一部分是在格陵蘭�；亓鞯拇笪餮蠡亓魉徊糠质窃诒北鬂摮敛⒒亓鞯谋睒O大西洋水，該水體在北冰洋循環(huán)的時(shí)間越長(zhǎng)，溫度差越大，產(chǎn)生的有效對(duì)流越強(qiáng)。而橫越北冰洋的太平洋水因密度過低而不能參與等密度混合對(duì)流，加拿大海盆主鹽躍層之上的水體也都不能參與對(duì)流。北冰洋幾個(gè)海盆深層水的溫度差異明顯，有可能與格陵蘭海深層水形成有效對(duì)流；但是，由于深層水流速低、湍流混合弱、水平溫度梯度小，是否可以產(chǎn)生等密度混合尚不清楚。通過分析，我們對(duì)北冰洋對(duì)格陵蘭海的混合對(duì)流的可能影響有了定性的認(rèn)識(shí)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P731
【圖文】：

自加拿大海盆的回流水團(tuán)具有低溫低鹽的特點(diǎn)。事實(shí)上，北冰洋各個(gè)海區(qū)的水體都有機(jī)會(huì)參與回流運(yùn)動(dòng)，因此都有可能參與格陵蘭海極鋒附近的等密度對(duì)流。然而，各個(gè)回流水團(tuán)的性質(zhì)不同，一旦參與等密度混合，其產(chǎn)生的等密度對(duì)流的強(qiáng)度和深度也會(huì)有明顯差別（Rudels et al.,1999；趙進(jìn)平, 史久新，2004； Woodgateet al.,2007）。

由于混合增密效應(yīng)直接引起的海氣相互作用可產(chǎn)生每緯度 0于等密度面的輸運(yùn)。在 25~50°N，35~50°S 海域，γn=27.4kg/m3 的中運(yùn)分別為 1.2SV 與 3.5SV。Padman 等（1999）指出能產(chǎn)生大于參與混合水體密度的混合增據(jù)混合方式的不同可以分為兩種：“等密度面的混合增密”（isopycna與“跨等密度面的混合增密”（diapycnal cabbeling）。當(dāng)最初的水團(tuán)有時(shí)，混合發(fā)生在等密度面上，產(chǎn)生高密度的水團(tuán)并驅(qū)動(dòng)穿越等密度面的我們稱這個(gè)過程為“isopycnal cabbeling”。許多學(xué)者（Bowman 和 AGarrett 和 Horne,1978；Kilmatov 和 Kuzmin,1991）已經(jīng)研究了發(fā)生在等密度混合增密效應(yīng)。在鋒面區(qū)有較強(qiáng)的穿越鋒面的溫鹽梯度，因此度增加較大。如圖 1-2 中藍(lán)線所示，等密度面的混合增密效應(yīng)σ0=27.7kg/m3的 A、B 兩水團(tuán)混合后，產(chǎn)生的混合水團(tuán)的密度要27.7kg/m3。

圖 1-3 Rudelsa 等（2002）得出的 GIN 海發(fā)生的主要混合的示意圖（GFZ 格陵蘭斷裂帶，JMFZ 馬延島斷裂帶）其中格陵蘭海中層發(fā)生等密度混合的水團(tuán)，主要為來自北冰洋的上層極地深層水（uPDW）以及在格陵蘭海生成的北極中層水（AIW）。冰島海北極中層水（Iceland SeaArctic Intermediate Water ，IAIW）的高密度部分即為 AIW 與 uPDW在格陵蘭海等密度混合的結(jié)果。AIW 主要為上層北極中層水（uAIW），為格陵蘭海冬季對(duì)流的產(chǎn)物（Swift 和 Aagaard，1981）。而 uPDW 為北冰洋內(nèi)大西洋層以下，羅蒙諾索夫海脊基床深度（1700m）以上的水層（Tverberg et al., 2001）。不同海盆中該水團(tuán)的特征不一樣。加拿大海盆的 uPDW 隨著深度加深水體鹽度增加，溫度減少。而且與歐亞海盆的 uPDW 相比，其上層部分低溫低鹽，但是其深層部分高溫高鹽。AIW 的溫鹽要低于 uPDW。因此，在 uPDW 的上層，來自歐亞海盆的部分與格陵蘭海的 AIW 溫差更大，推測(cè)可形成的混合增密對(duì)流較

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 何琰;趙進(jìn)平;;北歐海的鋒面分布特征及其季節(jié)變化[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2011年10期

2 趙進(jìn)平,史久新;北極環(huán)極邊界流研究及其主要科學(xué)問題[J];極地研究;2004年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王慧娟;格陵蘭島附近海域水團(tuán)分析和比容海平面季節(jié)變化[D];中國(guó)海洋大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2761250