黑潮——一支世界著名的大洋強流

翻开世界大洋的海流图,在北太平洋赤道与付热带区域之间,有一个巨大的顺时针转动的环流系统映入我们的眼帘。这就是由北赤道流-黑潮-黑潮延续体-北太平洋流-加利福尼亚流共同组成的付热带环流。黑潮位于大洋的西部边界,它以流幅窄、流速强、厚度大著称,成为这个大环流系统中最重要的环节。黑潮是与大西洋中的湾流齐名的世界大洋两大强流。     

21世纪格陵兰冰川融化速率对海平面变化的影响

本文利用大洋环流模式POP研究RCP4.5情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化速率对全球及区域海平面变化的影响。结果显示:当格陵兰冰川的融化速率以每年1%增加时,全球大部分海域的动力和比容海平面变化基本不变,主要是由于格陵兰冰川在低速融化时并不会导致大西洋经向翻转流减弱。当格陵兰冰川的融化速率以每年3%和每年7%增加时,动力海平面在北大西洋副极地、大西洋热带、南大西洋副热带和北冰洋海域呈现出显著的上升趋势,这是因为格陵兰冰川快速融化导致大量的淡水输入附近海域,造成该上层海洋层化加强和深对流减弱,导致大西洋经向翻转流显著减弱;与此同时,热比容海平面在北冰洋、格陵兰岛南部海域和大西洋副热带海域显著下降,而在热带大西洋和湾流海域明显上升;此时盐比容海平面的变化与热比容海平面是反相的,这是由于大量的低温低盐水的输入,造成北大西洋副极地海域变冷变淡、大西洋经向翻转流和热盐环流显著减弱,引起了太平洋向北冰洋的热通量和淡水通量减少,导致了北冰洋海水变冷变淡,同时热带大西洋滞留了更多的高温高盐水,随着湾流被带到北大西洋,北大西洋副极地海域低温低盐的海水,被风生环流输运到副热带海域。     

中美洲古地理制约了上新世北冰洋软体动物的迁移

白令海峡首次张开和中美洲航道关闭是新生代晚期两个最重要的古地理和海洋事件。除了其区域生物地理效应外 ,这些事件改变了北太平洋和北大西洋航道的形态 ,对北半球大洋环流和气候产生了重要影响。白令海峡首次张开所产生的最引人注目的结果是软体动物在北太平洋、北冰洋和北大西洋之间的交流。这一事件被称为“横越北冰洋的交流” ,涉及２９５个软体动物种 ,其中源于太平洋的２６１个 ,源于大西洋—北冰洋的３４个。由于新第三纪晚期的这种交流 ,现今北冰洋软体动物的大部分源于北大西洋 ,尤其表现在北美北冰洋和西伯利亚东北部海岸 ,而大…     

末次间冰期衰退时期的北大西洋海流和欧洲环境

北大西洋海流是大洋循环的重要组成部分，将热带的热量从墨西哥湾传输到北大西洋北部。这些热量被释放进向东移动的气团中，极大地改善了欧洲北部的冬季气候。我们通过模式模拟预测出：随着CO2浓度的持续增加(IPCC第3个评价报告：气候变化，2001)，下个世纪的大洋循环会极大地减弱。自从20世纪60年代早期以来，我们开始观察到由于来自Nordic海的流量减少，北大西洋北部的海水不断淡化(Hansen等，2001；Dickson等，2002)。     

北欧海海平面异常及海水密度的时空特征

北欧海连接着北冰洋和北大西洋,在全球环流和气候中起着重要的作用。本文采用EOF方法对基于高度计遥感的SLA进行了分析,给出了其时空分布特征。对SODA数据给出的SSH和SST进行了SVD的分析,并利用ISHii再分析数据分析了海水密度的变化特征。结果表明,季节变化是导致SLA总体变化的主要因素,而中心区域的下沉流是导致SLA异常低的重要因素:东格陵兰海域极地水与北大西洋暖流交汇,形成的低温、高盐、高密的海水导致下沉流。文章最后分析了近20a来北欧海的SST变化,得出北欧海SST以0.024°C/year的速度升温,表明有更多的热量通过热盐环流向大洋底部输送,这将有利于减缓全球的气温升高。     

洋际交换及其在全球大洋环流中的作用:MOM4p1积分1400年的结果

利用非Boussinesq近似下MOM4p1的全球大洋环流预后模式,采用真实地形,以静止状态为初始条件,进行了1 400a积分,以研究平衡状态下大洋环流的结构。模式由月平均气候态强迫场驱动,包括192×189个水平网格和压力坐标下的31个垂直层次。着重研究达到平衡状态后,各洋际通道处的质量、热量输运和补偿及其在全球大洋环流中的作用。根据动能演变特征表明,积分过程分为3个阶段:风海流的成长及准稳定状态;热盐环流的成长过程以及热盐环流的稳定状态;由静止状态冷启动达到热盐环流的稳定状态,积分过程必须在千年以上。模式结果再现了从白令海峡到格陵兰海的北冰洋贯穿流和印度尼西亚贯穿流,并用已有观测资料对它们进行对比。分析表明,海面的倾斜结构是形成太平洋-北冰洋-大西洋贯穿流和印尼贯穿流的主要动力机制。分析指出,尽管在北大西洋存在1.4×106 m3/s的南向体积输运,但其热量输运却是北向的并达到1015 W量级,其原因是北向的上层海流温度远高于北大西洋深层水向南的回流。文章分析了经向体积和热量输运对北大西洋深层水补偿来源及大西洋经向翻转环流的贡献。模拟所得洋际交换的量值可以由经向补偿予以合理解释,并得到以往实测与数模结果的支持。洋际通道处的体积和热量交换突出体现了其在大洋传送带系统中的枢纽作用。     

北大西洋和近极地海盆再沉积超微化石：Heinrich事件和大洋环流的意义

北大西洋和近极地海盆再沉积超微化石：Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事件和大洋环流的意义Ａ．ＲａｈｍａｎＨｅｉｎｒｉｃｈ（１９８８）在大西洋东北面的最后冰）沉积物中发现了６层富含冰携碎屑的短期ｌｉ－ｊＪ隔，现在人们称之为“Ｈｅｉｎｒｉｃｈ间隔（Ｈ）”、在这些间隔中，...     

东北大西洋中部区域中的水文结构和环流

本文利用1985年秋季在东北大西洋中部--加拿利海盆区域中获得的水文观测资料,比较详细地阐述了该区域海水的温-盐度特性、水团分布、斜压流场和地转输送等.分析表明,这一区域中呈现的活性中尺度现象主要归因于源地水团(表层水、北大西洋中央水、地中海水和深层水)和外来水团(亚极地模态水、拉普拉多海水和南极中层水)之间的交织、混合和本身的消长变化.亚速尔海流和加拿利海流构成了亚热带环流的东部再循环.亚速尔海流由多个分支汇合而成.主流位于亚速尔群岛以南35°N,它在15°W附近开始分离.葡萄牙近岸发现的逆向流动可能是它的一个北向分支;亚速尔锋阻止了拉普拉多海水和亚极地中层水的南向入侵,它也是区分西北大西洋(中央)水和东北大西洋(中央)水的明显边界.     

南大洋作为大洋传输带循环的飞轮作用

末次冰期在20～10kaBP间到来并结束,这一时间跨度被一系列的突变气候序列所中断,特别是北大西洋从Heinrich1冷期向波令／阿勒罗德(B／A)暖期的快速转换,以及在南极具有极为相似的冷期转换已引起研究者的高度关注。在间冰期,劳伦和芬诺斯堪的亚冰盖融化的大量融溶水注入北大西洋,这种融溶水持续以大约0．1 Sv有规律的释放,已对位于北大西洋大洋传输带循环的“Achmes Heel”构成了威胁。早期数据和模拟工作表明,冰期时,温盐环流(THC)较间冰期弱,依据冰期传输带能量低的证据,自然就要涉及大洋循环的“飞轮”问题,     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨。为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析。分析结果表明副极地海区表层密度变化领先大西洋径向翻转环流(MOC)变化7 a,北大西洋暖流的变化领先 MOC变化4 a,格陵兰－苏格兰海脊溢流水强度(包括丹麦海峡溢流水和法鲁海峡溢流水,是北大西洋深层水的重要来源)的变化领先 MOC的变化3 a;北大西洋大气要素变化对北大西洋热盐环流年代际振荡有非常重要的调制作用,当副极地流环和北大西洋暖流(NAC)达到最强的2 a之前,高纬度地区大气为气旋式环流异常,中纬度地区大气为反气旋式环流异常,海表热通量在大西洋副极地海区是负异常,这都有利于副极地流环和NAC的加强,更多高盐度的北大西洋水进入格陵兰-冰岛-挪威海(GIN)海域,由此可以导致GIN海域表层密度上升,使水体的层结稳定性减弱,有利于深层对流的发生,同时大气变化通过风应力旋度和海表热通量也直接影响GIN海域深层水的生成,进而导致格陵兰－苏格兰海脊溢流水的强度增加。     

冬季赤道中东太平洋海温异常对北半球两大洋风暴轴协同变化的可能影响

利用NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)和NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)提供的再分析资料和CPC(National Climate Prediction Center)提供的Nino3.4指数,研究了与赤道中东太平洋海温异常相对应的ENSO(El Nio-Southern Oscillation)不同位相对同期北半球海气耦合关系及两大洋风暴轴协同关系的影响,具体结论如下:1)赤道中东太平洋海温异常与冬季北半球两大洋风暴轴协同变化关系密切,具体表现为海温正异常时对应北太平洋风暴轴和北大西洋风暴轴同时增强,且大西洋风暴轴整体和太平洋风暴轴东部位置南压,海温负异常时则相反。2)海温正异常(El Nio)年时,对流层中层极涡向北太平洋地区伸展,西北太平洋副热带高压增强西移,东亚大槽减弱,高度场异常对应WP(Western Pacific pattern)、EA(Eastern Atlantic pattern)型遥相关的负位相和PNA(Pacific-North American pattern)型遥相关正位相,对流层低层加拿大高压增强,阿留申低压强度增强并向东南方向移动,东亚急流增强东伸,北美急流强度增强,欧亚大陆50°N附近西风增强,经向环流减弱,北半球的斜压异常分布有利于北太平洋东部风暴轴南侧以及中西部风暴轴的有效位能向扰动动能转换,使得风暴轴增强东部南压,北大西洋风暴轴南部斜压增强,使得风暴轴整体偏南,中、西部强度增强。海温负异常(La Nia)年时,海温和环流异常在两大洋基本与El Nio年相反,对应两大洋风暴轴强度同时减弱,同时北大西洋风暴轴整体和北太平洋风暴轴东部北抬。3)海温正异常(El Nio)年时,北美大陆为北暖南冷的异常分布,60°N以南的东亚地区除我国西南外基本为温度异常升高。海温负异常(La Nia)年时,由于高度场和风场异常在欧亚大陆和北美大陆上的异常分布与El Nio年时并不是完全相反,使得温度场异常主要表现在北美南部和东亚北部异常升高。     

全球大洋环流诊断模式研究--流场及流函数

基于GFDL的MOM模式建立一个全球大洋环流的诊断模式(R0bust diagnostic model)来研究全球大洋环流.水平空间分辨率1°×1°.垂向分为21层.分别进行月平均和年平均模拟,积分的时间长度为11a.模式水流来自DBDB5(National Geodetic Center,Boulder,Colorado).所用的温度、盐度数据根据Levitus(1994)的资料,表面风应力根据Hellerman and Rosenstem(1983)的全球风场数据插值而来.从模拟结果看,全球大洋中的主要环流结构均得到体现.北太平洋副热带流圈得到合理的模拟,其最大的输运超过50 Sv.北赤道流在12.N附近分为南北两支.北支形成黑潮,而南支为棉兰老海流,在其东边,棉兰老冷涡得到很好的再现.在吕宋海峡有海水进入南海,在南海形成一个气旋式流圈,进而通过南海南部水道流入印度尼西亚海.模拟结果表明南极绕极流和黑潮可以深达底层.湾流则不能深达底层,其下方在1 000～2 000 m深度存在南向的深层流,显示了大西洋深层水的流动.     

大西洋热盐环流年代际变化机制研究Ⅲ.北大西洋海气要素对热盐环流年代际振荡的影响

基于该系列文章前文研究中构建的海气耦合气候模式和所揭示的北大西洋热盐环流年代际振荡机制,针对海气要素对该振荡机制的影响问题进行了重点的探讨.为细致准确的研究北大西洋海洋要素同北大西洋热盐环流年代际振荡的关系,有针对性的定义了副极地海区表层密度指数和北大西洋暖流强度指数并对模式结果进行了全面分析.分析结果表明副极地海区表...     

西太平洋的海流特征

大洋环流对大气及海洋本身的状况有着巨大的影响.就西太平洋而言,起源于热带区域的南北赤道流,在大洋的西边界形成强化的西边界流,并带着巨大的热量和水汽输送给亚热带的海洋和大气,影响着它们的热动力状况;强大的西向流使海水在西边界堆积,从而导致横贯大洋的逆流和赤道潜流.而东向流又将西部的暖水带往大洋东部,使     

影响西太平洋和北大西洋热带气旋发生频数相关的大尺度环流分析

从近三十年西北太平洋台风和北大西洋飓风发生频数的资料中选取了四组最显著的年份,进行了大尺度环流的分析,发现两大洋热带气旋发生数的距平同时为正与同时为负的年份具有完全反相的长波型,并且高低纬的长波分布也趋于反向,在两大洋热带气旋发生数距平反号的两种情况下,热带和副热带长波型也是近于反相的,但高低纬长波分布近于同相.研究还揭示热带环流和海温场对于所选的对比年份也表现出不同的特征.     

21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响

利用三维海洋环流模式(parallel ocean program,POP),探讨典型浓度路径(representative concentration pathway,RCP)情景下21世纪格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化的影响。结果表明:在RCP4.5情景下,当格陵兰冰川以7%×a~(-1)的加速度快速融化时,相比于只在夏半年融化,全年融化会导致动力海平面在北冰洋、北大西洋副极地海域加速上升,而在欧洲西北部和北大西洋副热带海域加速下降;比容海平面在北美沿岸加速上升,热带大西洋和南大西洋副热带海域也有所上升,北冰洋、欧洲西北部和北大西洋副热带则显著下降。格陵兰冰川不同的融化季节对海平面变化影响的不同,主要是由于相比于只在夏半年融化,格陵兰冰川全年融化会造成大量较冷较淡的融冰水被滞留在格陵兰岛南部海域,在冬半年,会导致上层海洋层化加强和大西洋经向翻转流进一步减弱,一方面造成大量海水在北大西洋副极地海域堆积;另一方面导致向北的热盐输运减弱,从而造成了北冰洋、北大西洋副极地和副热带海域东部的热比容海平面显著下降和盐比容海平面加速上升。     

末次间冰期大西洋中层水突然变暖对温盐环流减缓的响应

气候模拟研究预示 ,虽然全球气候仍在变暖以及水动力循环也在加强 ,但人类活动引起的温室气体浓度的增加 ,可导致大西洋经向倒转环流 (温盐环流 ,THC)的减弱甚至关闭(Cubasch等 ,2 0 0 1 )。因此 ,这是控制大西洋温盐环流得以持续的根本所在。但是 ,现今THC的实际观测还不足以说明其环流的强度是在变化的。气候模型显示 ,THC减缓的结果导致赤道大西洋中层水的显著且快速增温 ,表明大西洋中等深度的水体温度变化可作为THC的示踪剂。对大洋循环模型采用不同的边界条件 ,选择现今和冰川气候条件来演示大西洋中层水是如何响应的。中层水的…     

冬季北太平洋与北大西洋上空风暴轴特征比较与分析

采用1948—2007年NCEP/NCAR再分析资料,选取850,700,600,500,250hPa层风场(u,v)、垂直运动场(ω)、位势高度场(H)和温度场(T),对北半球冬季(12、1、2月)太平洋和大西洋上空风暴轴的特征及影响因素进行了分析和比较。结果表明,北半球冬季风暴轴最强中心位于北大西洋上空,北太平洋高空急流的强度明显大于大西洋高空西风急流的强度。通过诊断分析北太平洋与北大西洋上空风暴轴的影响因素,发现北太平洋和北大西洋上空风暴轴强度的影响因素具有明显的差异:在北太平洋上空,涡度平流随高度的变化和厚度平流项对风暴轴的作用较大西洋而言更明显,而涡动能量的向上输送对北大西洋风暴中心的作用更大。对风暴轴年际变化的分析发现,两大洋风暴轴在1980年代之后均有明显的增强现象,而在空间分布的时间演化上,两大洋风暴轴有着相反的演化:太平洋风暴轴有向西南方向移动的趋势,而大西洋风暴中心则略微向东北方向移动。     

铈异常及海水中铈的热力学

海相碳酸盐岩的铈异常可作为古海洋水氧化还原条件的一种指示剂。安哥拉海盐和巴西海盆(南大西洋)底部洋水在白垩纪时是还原环境,大约在54～58MaBP时,南大西洋变为类似于现在海水的氧化还原环境。本文提出了一个新的比较完善的铈氧化还原热力学公式,解释了长期悬而未决的海水和河水中铈地球化学异常的问题,如大西洋表层海水为何具有铈正异常等。查明于54～58MaBP非洲板块和南美板块彻底分离,统一的南、北大西洋开始形成。论证了阿尔卑斯运动和喜马拉雅运动是同步的。     

三大洋表层海水盐度的分布特征

本文据我国1986—1987年首次环球科学考察和第三次南极考察实测的盐度资料,报道了太平洋、大西洋和印度洋表层海水盐度的分布,并与Bryan的世界大洋蒸发和降水盈亏(E—P)模式作了比较,讨论了影响大洋表层海水盐度分布、变化的主要因素,还给出了考察航线上一些近海和港湾表层海水盐度的实测结果。