Long-Term Variability of Volume and Heat Transport in the Nordic Seas: A Model Study

This article presents results from a model study of interannual and decadal variability in the Nordic Seas. Fifty years of simulations were conducted in an initial condition ensemble mode forced with the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis. We studied two major events in the interannual and interdecadal variability of the Nordic Seas during the past fifty years: the Great Salinity Anomaly in the 1960s and early 1970s and the warming of the Arctic and subarctic oceans in the late 1990s.

Previous studies demonstrated that the Great Salinity Anomaly observed in the subarctic ocean in 1960 was originally generated by intensified sea-ice and freshwater inflow from the Arctic Ocean. Our model results demonstrate that the increase in the transport of fresh and cold waters through Fram Strait in the 1960s was concurrent with a reduction in the meridional water exchange over the Greenland–Scotland Ridge. The resulting imbalance in salinity and heat fluxes through the strait and over the ridge also contributed to the freshening of the water masses of the Nordic Seas and intensified the Great Salinity Anomaly in the Nordic Seas.

The warming of the Atlantic Waters in the Nordic Seas and Arctic Ocean during the past two decades had an important impact on the variability of these two ocean basins. Some previous observational and model studies demonstrated that the warming of the subpolar Atlantic Ocean in the late 1990s and the meridional transport of the Atlantic Water mass (AW) into the Nordic Seas and Arctic Ocean contributed to this process. At the same time, observations show that the warming of the AW in the Nordic Seas started in the 1980s (i.e., earlier than the warming of the subpolar North Atlantic Ocean). Our model results suggest that this process was triggered by an imbalance in the lateral heat fluxes through Fram Strait and over the Greenland–Scotland Ridge. In the late 1980s the AW transport over the Greenland–Scotland Ridge was stronger than normal while the exchange through Fram Strait was close to normal. The related imbalance in the lateral heat fluxes through the strait and over the ridge warmed the Nordic Seas and caused an increase in the temperature of the AW inflow to the Arctic Ocean in the late 1980s (i.e., about a decade earlier than the warming of the source of the AW in the subpolar North Atlantic Ocean). Thus the model results suggest that the imbalance in lateral heat and salinity fluxes through the strait and over the ridge connecting the Nordic Seas to the North Atlantic and Arctic oceans could amplify the interannual variability in the subarctic ocean.

[Traduit par la rédaction] Cet article présente les résultats d'une étude par modèle de la variabilité interannuelle et décennale dans les mers nordiques. Nous avons effectué des simulations sur une période de cinquante ans en mode d'ensemble de conditions initiales forcé avec les réanalyses des NCEP (National Centers for Environmental Prediction). Nous avons étudié deux événements majeurs survenus dans la variabilité interannuelle et décennale des mers nordiques au cours des cinquante dernières années : la grande anomalie de salinité des années 1960 et du début des années 1970 et le réchauffement des océans Arctique et subarctique vers la fin des années 1990.

Des études précédentes ont démontrées que la grande anomalie de salinité observée dans l'océan subarctique en 1960 a été causée par une intensification de l'apport de glace de mer et d'eau douce depuis l'océan Arctique. Les résultats que nous avons obtenus du modèle montrent que l'accroissement du transport d'eau douce et froide à travers le détroit de Fram dans les années 1960 s'est produit en même temps qu'une réduction dans l’échange méridien d'eau au-dessus de la crête Groenland–Écosse. Le déséquilibre résultant dans les flux de salinité et de chaleur à travers le détroit et au-dessus de la crête a aussi contribué à l'adoucissement des masses d'eau des mers nordiques et a intensifié la grande anomalie de salinité dans les mers nordiques.

Le réchauffement des eaux atlantiques dans les mers nordiques et dans l'océan Arctique au cours des deux dernières décennies a eu un impact important sur la variabilité de ces deux bassins océaniques. Des études observationnelles et par modèle précédentes ont établi que le réchauffement de l'océan Atlantique subpolaire dans les années 1990 et le transport méridien de la masse d'eau atlantique dans les mers nordiques et dans l'océan Arctique ont contribué à ce processus. En même temps, les observations montrent que le réchauffement des eaux atlantiques dans les mers nordiques a commencé dans les années 1980 (c.–à–d. plus tôt que le réchauffement de l'océan Nord-Atlantique subpolaire). Les résultats du modèle suggèrent que ce processus a été déclenché par un déséquilibre dans les flux de chaleur latéraux à travers le détroit de Fram et au-dessus de la crête Groenland–Écosse. À la fin des années 1980, le transport des eaux atlantiques au-dessus de la crête Groenland–Écosse était plus fort que la normale alors que l’échange à travers le détroit de Fram était près de la normale. Le déséquilibre résultant dans les flux de chaleur latéraux à travers le détroit et au-dessus de la crête a réchauffé les mers nordiques et causé une augmentation de la température des eaux atlantiques parvenant à l'océan Arctique à la fin des années 1980 (c.-à-d. environ une décennie avant le réchauffement de la source d'eaux atlantiques dans l'océan Nord-Atlantique subpolaire). Donc, les résultats du modèle suggèrent que le déséquilibre dans les flux de chaleur et de salinité latéraux à travers le détroit et au-dessus de la crête reliant les mers nordiques à l'Atlantique Nord et à l'Arctique pourrait amplifier la variabilité interannuelle dans l'océan subarctique.     

Linking past flood frequencies in Norway to regional atmospheric circulation anomalies

Analysis of two continuous, high‐resolution palaeo‐flood records from southern Norway reveals that the frequency of extreme flood events has changed significantly during the Holocene. During the early and middle Holocene, flood frequency was low; by contrast, it was high over the last 2300 years when the mean flood frequency was about 2.5–3.0 per century. The present regional discharge regime is dominated by spring/summer snowmelt, and our results indicate that the changing flood frequency cannot be explained by local conditions associated with the respective catchments of the two lakes, but rather long‐term variations of solid winter precipitation and related snowmelt. Applying available instrumental winter precipitation data and associated sea‐level pressure re‐analysis data as a modern analogue, we document that atmospheric circulation anomalies, significantly different from the North Atlantic Oscillation (NAO), have some potential in explaining the variability of the two different palaeo‐flood records. Centennial‐scale patterns in shifting flood frequency might be indicative of shifts in atmospheric circulation and shed light on palaeo‐pressure variations in the North Atlantic region, in areas not influenced by the NAO. Major shifts are found at about 2300, 1200 and 200 years ago (cal. a BP). Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

A mixing-length model for predicting vertical velocity distribution in flows through emergent vegetation

Abstract

The vertical profiles of streamwise velocities are computed on flood plains vegetated with trees. The calculations were made based on a newly developed one-dimensional model, taking into account the relevant forces acting on the volumetric element surrounding the considered vegetation elements. A modified mixing length concept was used in the model. An important by-product of the model is the method for evaluating the friction velocities, and consequently bed shear stresses, in a vegetated channel. The model results were compared with the relevant experimental results obtained in a laboratory flume in which flood plains were covered by simulated vegetation.     

陕西金堆城花岗岩类主要造岩矿物特征及其岩石学意义

本文依据大量测试数据,对金堆城地区花岗岩类主要造岩矿物学特征同钼迁移富集成矿关系进行了探讨。研究结果表明:异常晶胞条纹长石和正长石以及富重稀土和具明显负铕异常的黑云母是含钼花岗岩类标型矿物,并且可作为花岗岩类岩石发育地区寻找隐伏钼矿体的指示性矿物。钾钠长石和斜长石的结构状态和成分不仅可以提供有关花岗岩类成因演化的信息,其矿物本身亦可成为钼的载体矿物。岩浆期后,强烈的热液蚀变作用可造成钾钠长石和斜长石分解,并且引起钼的释放,从而形成高品位钼矿石。     

Radar observations of prevailing winds and waves in the Southern Hemisphere mesosphere and lower thermosphere

HF radar stations (utilizing the spaced-antenna partial-reflection technique) located at Adelaide (35°S, 138°E) and Mawson Station (67°S, 63°E) have observed horizontal mesospheric winds continuously since mid-1984. Observations in the period 1984–87 are compared with the Northern Hemisphere [latitude conjugate] stations of Kyoto (35°N, 136°E) and Poker Flat (65°N, 147°W), and with satellite-derived circulation models. Particular reference is made to the equinoctial changeovers in zonal flow and to the temporal and altitude variations in the planetary wave activity at Mawson and Adelaide.     

Body force circulations in a compressible atmosphere: Key concepts

The body force circulation problem of Eliassen is extended to spherical geometry and a quasi-compressible atmosphere using the zonally symmetric tidal theory. The concept of body force circulation is generalized to include the effects of mechanical friction and Newtonian cooling. This viewpoint is conceptually advantageous when the circulation is driven by body forces against radiative relaxation. The resulting linear theory is qualitatively useful in middle atmosphere applications, including the equatorial momentum source for which an analytic solution has not been given previously. Further generalizations of the theory are possible by including dynamical and photochemical feedback effects.     

天山乌鲁木齐河源冰川与空冰斗辐射气候的计算结果

提要 在朝向、坡度和山体遮蔽度影响下,与水平面相比朝北冰川和朝南空冰斗在太阳偏角为15°,0°和-10°时的平均太阳辐射能量损失分别是40.6％和21.0％。1号冰川东支夏季消融期内自然冰雪面辐射场内辐射平衡各分量平均日总量值受地形因素和反射性能的控制而显示出由西北侧向东南侧逐渐降低的带状分布规律。晴朗少云天气下的总辐射和有效辐射的垂直梯度分别是14.52Wm~(-2)/100m和2.77Wm~(-2)/100m。     

自然金—银类质同象系列矿物晶胞参数变化规律及其表述方程

本文提出了自然金-银类质同象系列矿物的晶胞参数与金、银原子数百分比成二次函数关系,推导出了表示二者之间函数关系的方程式。利用该方程式,可以用金原子数百分比计算出晶胞参数,反之亦然。并且从金、银二者的电负性出发,对a值的变化作了解释。     

江淮流域汛期降水时空分布特征及其环流背景初步分析

应用对应分析等方法分析了江淮流域汛期(5月～9月)降水的时空分布特征,在此基础上按降水旬际变化特征将论域初划为4个区域,最后讨论了各降水区降水异常的500hPa低阶流场背景.