本文關鍵詞：北歐海深層增暖和北極鋒面分叉的物理過程，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：北歐海既是大西洋與北冰洋之間最重要的海洋聯(lián)系紐帶,同時也是北極濤動的核心區(qū)。特殊的地理條件使得表層水體通過對流與混合過程可以實現和中層,甚至和深層之間的水體交換,從而使北歐海成為影響北半球高緯度海洋垂向熱鹽分配的重要一環(huán),是北大西洋溢流水和北冰洋中層水的源地。研究北歐海內部海洋結構的變化趨勢及其相關的物理過程,尤其在當前北極氣候快速變化的背景下對于認識北歐海在區(qū)域及全球海洋-大氣氣候系統(tǒng)中的作用和地位有重要意義。自1970年以來,北歐海三個主要海盆(格陵蘭海盆,羅弗墩海盆和挪威海盆)的深層表現出一致的增溫趨勢,其中增溫最早同時也最為明顯的是格陵蘭海盆,在3000m深度上40年來水體的升溫幅度達到了0.37。C。相比之下,羅弗墩海盆和挪威海盆深層水的增溫幅度要偏弱一些,這與挪威海盆原海盆深層水體積量大,通過深層環(huán)流進行的水體更新較緩慢有關。除深層的增溫外,近些年來北歐海深層的鹽度也出現了增加,導致當前北歐海內部,尤其是格陵蘭海盆深層和上層海洋之間的密度差異逐漸增大。近半個世紀以來格陵蘭海深層對流總體上是在減弱的,尤其是最近20年來幾乎處于停滯狀態(tài),這也是造成目前格陵蘭海深層增溫增鹽的主要原因。來自北冰洋相對高溫高鹽的北極深層水通過弗拉姆海峽持續(xù)進入北歐海深層,而深對流減弱之后與上層相對低溫低鹽水體的交換不足以抵消北極深層水帶來的影響。當前深層增強的層化導致了中層和深層之間的海洋層結更加穩(wěn)定,這會進一步抑制海盆內深對流的發(fā)生與發(fā)展,加劇北歐海深層的升溫和增鹽過程。格陵蘭海中層與表層的通風會導致海盆中層的降溫和降鹽,這有助于維持格陵蘭海中層水低溫低鹽的性質,同時通過與深層之間的對流混合過程可以中和北極深層水帶來的影響。但是當前在格陵蘭海次表層至中層的水體溫度和鹽度其變化與深層的變化趨勢基本一致,以對流到某一深度海水所需釋放的熱量作為衡量水體穩(wěn)定度的標準,發(fā)現2003年之后格陵蘭海在中層的穩(wěn)定度出現了明顯下降的趨勢。這是因為弗拉姆海峽附近回流的北大西洋水為海盆的次表層帶來了大量鹽分,同時海洋內部的混合過程導致當前次表層和中層之間水體性質差異減少,層化減弱。雖然這種變化有利于中層對流的發(fā)生和發(fā)展,但是次表層至中層增加的鹽分同時也導致了對流水體溫度的升高,使得即便未來格陵蘭海深對流重新恢復后北歐海深層水體的增溫趨勢也還會持續(xù)下去,直至其上層通過水體交換將目前額外增加的鹽分排出。揚馬延海脊-揚馬延破碎帶-莫恩海脊是北歐海三個主要海盆相接的區(qū)域,北極鋒在這里構成一淺一深的倒“人”字形分叉結構。這種結構表明格陵蘭海盆內的水體在300m以淺不能直接進入其他兩個海盆,但是在300m以深則存在通過中層的環(huán)流和挪威海盆進行水體交換的可能。格陵蘭海次表層之下水體持續(xù)地增溫增鹽導致當前格陵蘭海盆中層海水的溫度和鹽度已經超過了其他兩個海盆,2014年的觀測顯示格陵蘭海次表層的高鹽水體通過揚馬延水道進入挪威海盆后,沿挪威海西側的揚馬延海脊向南流動。這支目前鹽度已經超過34.915psu的變性后的大西洋回流水為挪威海盆的中層(400m-1500m)帶來了額外的鹽分,對維持挪威海盆中層水的鹽度有重要意義。我們對1979年以來北冰洋海冰漂流的多年變化進行了分析,研究發(fā)現北冰洋中央區(qū)的海冰漂流主要存在波弗特渦流／穿極流型,反氣旋渦流型,氣旋渦流型和內外對稱流型這4種類型,不同的類型對于北冰洋海冰維持的貢獻不同。夏季北冰洋海冰受到低壓氣旋的影響盛行以氣旋式漂流為主的氣旋渦流型,而冬季相對來說北冰洋上空被波弗特高壓控制,此時海冰漂流多呈現出反氣旋式運動。在年際變化方面,當北極濤動(AO)處于較強的正(負)位相時,北冰洋海冰運動更多地表現出運動性質更加一致的氣旋渦流型(反氣旋渦流型),而當AO接近中性時,則會有更多的過渡類型發(fā)生,導致北冰洋的海冰漂流形式變得更加復雜。海冰拖曳冰底海水所形成的Ekman漂流的影響深度會隨著混合層的減薄而變淺,同時混合層內海水動量相對于海洋無層化的情況有所增加,而且混合層越薄,混合層內動量的增加越顯著。按照當前加拿大海盆混合層平均厚度減薄至20m計算,冰下Ekman漂流結構調整所導致的混合層總動量增加了大約10%。上層海水流動加快除了導致加拿大海盆內波弗特流渦的加強外,還會通過減少海冰與海水之間的應力導致海冰運動速度的進一步加快。如果以北冰洋冰表面風速與海冰速度的比值作為衡量海冰運動狀態(tài)的一個因子,我們發(fā)現2003年至2012年間該因子相較1979年至2003年的平均值減少了近30%,而且海冰流動性冬季低夏季高的周期變化幾乎消失。這表明自2003年以來北冰洋的海冰,尤其是冬季海冰在同樣風速條件下流動性更高,運動地更加快速。海冰速度變大之后一方面會導致結冰期海冰在海盆內部生長增厚的時間減少,從而不利于北冰洋總冰量的維持和積累,另一方面也可能會導致淡水輸出(固態(tài)的海冰和海冰拖曳下海洋邊界層內的淡水)的暫時增加,尤其是冬季淡水輸出量的變化對于格陵蘭海的表層冷卻對流有重要影響。
【關鍵詞】：北歐海 鋒面分叉 深層水升溫增咸 多年變化 海冰和冰下Ekman漂流
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P731
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-13
• 1. 緒論13-25
• 1.1 北歐�；舅奶卣�13-18
• 1.1.1 北歐海地形13-14
• 1.1.2 北歐海水團,鋒面以及環(huán)流14-17
• 1.1.3 北歐海在區(qū)域及全球氣候系統(tǒng)中的作用17-18
• 1.2 北冰海冰漂流與上層海洋18-22
• 1.3 科學問題的提出及本文主要研究內容22-23
• 1.4 本文研究意義23-25
• 2. 北歐海當前水文基本特征和結構25-42
• 2.1 數據介紹25-27
• 2.2 北歐海水團性質與分布27-37
• 2.2.1 上層海洋30-32
• 2.2.2 中層海洋32-34
• 2.2.3 深層海洋34-37
• 2.3 格陵蘭海盆冷卻對流的深度37-40
• 2.4 小結40-42
• 3 北極鋒鋒面結構與水體交換42-59
• 3.1 北極鋒面空間結構42-52
• 3.2 格陵蘭海盆與挪威海盆中層水體通道52-58
• 3.3 本章小結58-59
• 4 北歐海溫鹽特征的多年變化59-82
• 4.1 數據處理方法介紹59-60
• 4.2 加速增暖的海盆深層水60-65
• 4.3 海盆內溫鹽結構的多年變化65-72
• 4.4 格陵蘭海盆內上層和中層溫鹽結構的多年變化72-80
• 4.5 小結80-82
• 5. 北極海冰漂流及其對北冰洋上層海洋的影響82-108
• 5.1 數據和分析方法說明82-83
• 5.2 北冰洋海冰漂流的變化83-98
• 5.2.1 海冰漂流類型的劃分83-91
• 5.2.2 北冰洋海冰漂流類型的季節(jié)變化91-93
• 5.2.3 北冰洋海冰漂流與北極濤動關系93-95
• 5.2.4 北冰洋海冰漂流狀態(tài)的多年變化95-98
• 5.3 冰下海洋Ekman層98-106
• 5.3.1 湍流粘性系數的參數化100-101
• 5.3.2 迭代法求解Ekman漂流101-103
• 5.3.3 混合層減薄對冰下海洋Ekman層的影響103-106
• 5.4 小結106-108
• 6. 工作總結與展望108-114
• 6.1 主要結論108-111
• 6.2 主要創(chuàng)新點111-112
• 6.3 現階段研究不足以及未來展望112-114
• 參考文獻114-125
• 致謝125-126
• 個人簡歷126
• 已發(fā)表的學術論文126

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前1條

1 何琰;趙進平;;北歐海的鋒面分布特征及其季節(jié)變化[J];地球科學進展;2011年10期

中國博士學位論文全文數據庫 前1條

1 王曉宇;北歐海深層增暖和北極鋒面分叉的物理過程[D];中國海洋大學;2015年

  本文關鍵詞：北歐海深層增暖和北極鋒面分叉的物理過程，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：265861