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北冰洋次表层暖水形成机制的研究 总被引：4，自引：0，他引：4
分析了北冰洋加拿大海盆上层海水温度结构特征,针对在海冰覆盖区域普遍发生的次表层暖水现象,建立了冰海耦合的一维柱形模式,成功模拟了次表层暖水的垂向结构和形成机制,证明了太阳辐射加热和表层冷却是次表层暖水的成因。通过数值实验定量分析了形成次表层暖水各因子的作用,表明太阳辐射是形成次表层暖水的能量来源;长波辐射、气温和比湿等其他大气因子对次表层暖水强度有较大影响;在厚冰区不能形成次表层暖水,海冰越薄,水道面积越大,则冰下次表层海水温度升高得就越快,薄冰和冰间水道是形成次表层暖水的主要能量通道;通过模式的拟合给出湍扩散系数垂向变化的估值,冰下表层海水垂向湍扩散系数为5.0×10-3m2/s左右,而次表层垂向湍扩散系数却快速降低到1.0×10-6m2/s,表明跃层导致的稳定性增大是形成次表层暖水尖峰的关键因素。 相似文献
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利用1999年北极科学考察期间在海冰边缘区的三次考察数据，研究了北冰洋海冰边缘区的温度和盐度结构。将海冰边缘区分为机制不同的两大类，一类是暖水海冰边缘区，主要热源是外部暖水进入海冰边缘区携带的热量；另一类是冷水海冰边缘区，主要热源是太阳辐射加热。文中主要对冷水海冰边缘区进行了研究。虽然两个冷水海冰边缘区(R区与T区)温度结构不尽相同，但都存在表层以下水体中的温度极大值现象，R区的温度极大值位于20m左右，T区的位于40—50m左右的深度，可以认为是海冰边缘区的典型温度特征。作者认为，次表层暖水的热源是太阳辐射的直接加热，为此，建立了太阳加热引起海水次表层增暖的物理模型和简单的数学模型，获得了冰下海水在太阳辐射的作用下增暖的解析解。结果表明，部分太阳辐射能穿过海冰加热冰下海水，加热之初温度的极大值出现在近表层，随着时间的推移，海温极大值的位置向下移动，最终可以达到40m左右，证明了仅仅依靠太阳的短波辐射就可以形成中间暖的水层。文中阐明，开阔海水更多的是上混合层和跃层结构，冰下海水主要是次表层暖水结构；冷水海冰边缘区的海水主要带有冰下海水的特征。由于次表层暖水的形成与海冰厚度关系很大，近十几年北冰洋海冰厚度的显著减少势必加强次表层暖水，可能是北冰洋增暖的又一个重要现象，对全球气候变化有意义深远的影响。 相似文献
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极区海洋对全球气候变化的快速响应和反馈作用 总被引：1，自引：0，他引：1
分析了全球气候变化与极区海洋的相互作用;集成极区快速变暖促使极区海洋出现快速变化的各种现象,如海冰快速变薄和退缩,格陵兰冰盖严重融化,北冰洋和南大洋碳池的固碳能力下降以及极地海洋酸化等.研究提出:北冰洋夏季海冰覆盖面积快速退缩,海冰覆盖面积在2012年8月26日呈现了记录以来的最低值,有模型预测到2035年北冰洋夏季将会见不到海冰.格陵兰冰盖的消融对全球海平面的上升和大洋环流均会产生影响,格陵兰冰盖全部融化将会使全球海平面上升7 m.通过近10 a的观测发现极地海域对大气二氧化碳的吸收能力不升反降,海水对大气二氧化碳的吸收趋向饱和,南大洋和西北冰洋碳吸收能力变弱.有模式预测,到21世纪末,北冰洋表层海水pH值将会降低0.23～0.45,成为全球海洋酸化最严重的海区,而南大洋的表层海水二氧化碳浓度在21世纪下半叶或将超过600μatm的水平,极地海洋酸化对海洋食物链和生态系统的影响可能成为不可逆转的损害.这些极区海洋的快速变化将对全球气候变化产生反馈作用. 相似文献
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海冰消融背景下北极增温的季节差异及其原因探讨 总被引：7，自引：2，他引：5
运用哈德莱中心第一套海冰覆盖率(HadISST1)、欧洲中心(ERA_Interim)的温度以及NCEP第一套地表感热通量、潜热通量等资料,研究了1979—2011年33a来北极海冰消融的季节特点和空间特征,并从反照率——温度正反馈与地表感热通量、潜热通量等方面分析了海冰减少对北极增温影响的季节差异。结果表明,北极海冰在秋季和夏季的减少范围明显大于冬季和春季,而北极地表升温却在秋季和冬季最显著,夏季最为微弱,且夏季的增温趋势廓线也与秋冬季显著不同。这主要是因为夏季是融冰季,海冰融化将吸收潜热。且此时北极低空大气温度高于海表温度,海水相当于大气的冷源。随着海冰的消融,更多的热量由大气传入海洋用于融冰和加热上层海水,这使得夏季的低空大气不能显著升温。而在秋冬季,海冰凝结释放潜热,且此时低空大气温度远低于海水温度,海冰的减少使得海水将更多热量释放到大气中导致低空大气显著增暖。海水对大气的这种延迟放热机制是北极低空在夏季增温不显著而在秋冬季增温显著的主要原因。此外,秋冬季的海冰减少与北极近地面升温具有非常一致的空间分布,北冰洋东南边缘和巴伦支海北部分别是秋季和冬季海气相互作用的关键区域。 相似文献
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白令海峡夏季流量的年际变化及其成因 总被引：1，自引：1，他引：0
白令海峡是连接太平洋和北冰洋的唯一通道,穿过海峡的海水体积通量在年际尺度上的变化主要取决于海峡南北两侧的海面高度差,白令海峡的入流对北冰洋海洋过程有重要的意义。利用SODA资料计算夏季白令海峡海水体积通量,对其年际变化及成因进行分析。结果表明夏季白令海峡的体积通量主要是正压地转的;当体积通量为正距平时,楚科奇海、东西伯利亚海、拉普捷夫海以及波弗特海南部海面高度为负距平,同时,白令海陆架海面高度为正距平;对这些海域的Ekman运动、上层海洋温度、盐度和垂直流速进行分析,发现海面高度异常与海峡体积通量的这种关系主要是与海面气压异常分布所产生的Ekman运动有关。当白令海峡的体积通量为正距平时,北冰洋中央海面气压为正距平,白令海海盆海面气压为负距平。这种气压的异常分布在一定程度上解释了上层海洋运动、海水温盐结构与白令海峡入流的关系,从而把夏季大尺度大气环流和白令海峡体积通量的年际变化联系了起来。 相似文献
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2008年夏季楚科奇陆架海域近底层水温大幅快速变化事件研究 总被引：1，自引：1，他引：0
2008年夏季中国第3次北极科学考察期间,利用锚碇潜标对北冰洋楚科奇陆架海域进行了为期33 d的海流剖面、近底层温度与盐度连续观测。观测数据显示楚科奇陆架海域近底层海水温度出现了两次较大幅度的快速升降现象。结合此次科学考察R断面温盐深仪(CTD)观测资料、以及卫星遥感海表温度(SST)和海表风场等资料,综合分析表明:观测到的这种快速升、降温现象不仅发生在近底层;这种快速升、降温现象应该是由海水温度锋面在夏季整体缓慢北移的同时存在短暂南北摆动所导致;温度锋面的季节性北移属于北极气候特征,而温度锋面短暂的南北摆动则与短期天气过程有关。 相似文献
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2011-2014年中国北极物理海洋学的研究进展 总被引：2，自引：1，他引：1
过去十几年北极的快速变化以海冰变化为主要特征。然而,在冰-海-气变化系统中海洋起着关键性的作用。海洋是北极变化的关键因素,不仅影响着海冰的融化与冻结等过程,而且是大气变化的主要能量来源。在北极海冰快速变化的背景下,北冰洋的海洋特征也发生了一系列的变化。第四次国际极地年之后我国在北极科学研究中取得了一系列的进展,本文从北冰洋水团、锋面、海流等主要水文现象,以及上层海洋结构等方面,总结了2011-2014年我国在北极物理海洋学方面取得的一系列成果。 相似文献
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南海暖水季节和年际变化的初步研究 总被引：1，自引：1，他引：1
南海暖水具有明显的季节和年际变化。利用气候平均的COADS资料和NCEP大气资料分析了南海暖水的季节变化及其与海面净热通量的关系,以及由此引起的南海地区大气环流的变化。发现海面净热通量在南海暖水的季节变化过程中起到了主要的作用;冬季无暖水存在时,最大上升气流位于赤道及以南地区的印尼群岛附近,夏季最大上升气流北移到了南海暖水上空,南海暖水上空对流强烈,成为大气的对流活动中心。利用50年逐月的SODA海温资料进行垂直方向的3次样条插值,定义并计算南海暖水的强度指数,分析南海暖水的年际变化,并对南海暖水的几个异常暖年份作了合成分析,探讨了暖水年际变化的形成因素。 相似文献
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为了在考虑到(1)产生海流的大气作用;(2)湍流粘滞系量值是计算的而不是假设的;(3)海洋具有实际可变的而非常量的深度等情况下,较易地计算出特别是铅直坐标函数的海流速度,本文提出一种大气-海洋三层模式。近似中性层结状态的大气被考虑是两个层的组合,第一层是紧贴海面的湍流边界层,第二层是位于第一层之上的Ekman层。仅考虑铅直湍流的海洋,被看成是从海面到海底的一整层。海面风应力分布和海洋中海水密 相似文献
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Interaction of an anticyclonic eddy with sea ice in the western Arctic Ocean: an eddy-resolving model study 总被引：1，自引：0，他引：1
The dramatic decline of summer sea ice extent and thickness has been witnessed in the western Arctic Ocean in recent decades, which hasmotivated scientists to search for possible factors driving the sea ice variability. An eddy-resolving, ice-ocean coupled model covering the entire Arctic Ocean is implemented, with focus on the western Arctic Ocean. Special attention is paid to the summer Alaskan coastal current (ACC), which has a high temperature (up to 5℃ ormore) in the upper layer due to the solar radiation over the open water at the lower latitude. Downstream of the ACC after Barrow Point, a surface-intensified anticyclonic eddy is frequently generated and propagate towards the Canada Basin during the summer season when sea ice has retreated away from the coast. Such an eddy has a warm core, and its source is high-temperature ACC water. A typical warm-core eddy is traced. It is trapped just below summer sea ice melt water and has a thickness about 60 m. Temperature in the eddy core reaches 2-3℃, and most water inside the eddy has a temperature over 1℃. With a definition of the eddy boundary, an eddy heat is calculated, which can melt 1 600 km2 of 1mthick sea ice under extreme conditions. 相似文献
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基于CryoSat-2数据的2010-2017年北极海冰厚度和体积的季节与年际变化特征 总被引：2，自引：2，他引：0
北极海冰变化影响着全球物质平衡、能量交换和气候变化。本文基于CryoSat-2测高数据和OSI SAF海冰密集度及海冰类型产品，分析了2010-2017年北极海冰面积、厚度和体积的季节和年际变化特征，结合NCEP再分析资料探讨了融冰期北极气温异常和夏季风异常对海冰变化的影响。结果表明，结冰期海冰面积的增加量波动较大，海冰厚度的增加量呈明显下降趋势。融冰期海冰厚度的减小量波动较大，2013年以后融冰期海冰面积的减小量逐年增加。海冰体积的变化趋势和面积变化更相似，融冰期的减小速率大于结冰期的增加速率。融冰期北极海表面大气温度异常与海冰融化量正相关。夏季风影响海冰的辐合和辐散，在弗拉姆海峡海冰的输运过程中起关键作用，促进了北冰洋表层水向大洋深层的传输。 相似文献
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2007和2012年北极最小海冰范围空间分布不同的原因分析 总被引：1，自引：0，他引：1
Satellite records show the minimum Arctic sea ice extents(SIEs) were observed in the Septembers of 2007 and2012, but the spatial distributions of sea ice concentration reduction in these two years were quite different.Atmospheric circulation pattern and the upper-ocean state in summer were investigated to explain the difference.By employing the ice-temperature and ice-specific humidity(SH) positive feedbacks in the Arctic Ocean, this paper shows that in 2007 and 2012 the higher surface air temperature(SAT) and sea level pressure(SLP)accompanied by more surface SH and higher sea surface temperature(SST), as a consequence, the strengthened poleward wind was favorable for melting summer Arctic sea ice in different regions in these two years. SAT was the dominant factor influencing the distribution of Arctic sea ice melting. The correlation coefficient is –0.84 between SAT anomalies in summer and the Arctic SIE anomalies in autumn. The increase SAT in different regions in the summers of 2007 and 2012 corresponded to a quicker melting of sea ice in the Arctic. The SLP and related wind were promoting factors connected with SAT. Strengthening poleward winds brought warm moist air to the Arctic and accelerated the melting of sea ice in different regions in the summers of 2007 and 2012. Associated with the rising air temperature, the higher surface SH and SST also played a positive role in reducing summer Arctic sea ice in different regions in these two years, which form two positive feedbacks mechanism. 相似文献
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北冰洋水体对格陵兰海混合增密对流的可能影响分析 总被引：2，自引：1，他引：1
格陵兰海内发生的等密度混合后产生的增密对流是重要的对流现象之一。北冰洋正在发生快速变化,其内水团变性以及环流系统的改变都将使格陵兰海等密度混合对流发生明显变化,继而对全球气候变化产生影响。以往关于等密度混合对流的研究很少,大都集中在对流发生海域。由于等密度混合的主体是大西洋回流水与北冰洋流出水体,本文目的是探讨北极内部不同海域的水体会对混合增密对流造成的可能影响。文中定义了有效对流速度,强调水平温度梯度和垂向层化强度是影响有效对流速度的决定性因素;水平温度差越大,垂向层化越弱,产生的对流越强。发生在东格陵兰极锋处的有效对流都是大西洋的水体,一部分是在格陵兰海回流的大西洋回流水;一部分是在北冰洋潜沉并回流的北极大西洋水,该水体在北冰洋循环的时间越长,温度差越大,产生的有效对流越强。而横越北冰洋的太平洋水因密度过低而不能参与等密度混合对流,加拿大海盆主盐跃层之上的水体也都不能参与对流。北冰洋几个海盆深层水的温度差异明显,有可能与格陵兰海深层水形成有效对流;但是,由于深层水流速低、湍流混合弱、水平温度梯度小,是否可以产生有效对流尚不清楚。 相似文献
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热带印度洋上层水温的年循环特征 总被引：1，自引：0，他引：1
通过分析多年气候月平均的Levitus水温资料,结合多年气候月平均海表面风场资料以及观测的热带印度洋上层海流的分布状况,探讨热带印度洋上层水温的时空分布特征,剖析了热带印度洋混合层深度及印度洋暖水的季节变化规律。分析表明：热带印度洋的海表面温度低值区始终位于大洋的南部,而高值区呈现明显的季节变化,冬季位于赤道附近,在夏季则处于大洋的东北部;在热带印度洋的中西部、赤道偏南海域的次表层终年存在一冷心结构;热带印度洋表面风场的季节变化是影响该海域混合层深度季节性变化的主要因素;印度洋暖水在冬、春季范围较大,与西太平洋暖池相连,而在夏、秋季范围较小,并与西太平洋暖池分开。 相似文献
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大西洋经向翻转环流（Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC）是气候系统重要的组成部分,其强度变化可直接影响南北半球的热量分配,厘清其变化机理对全球变暖背景下的未来预估至关重要。海洋沉积物记录发现,在晚更新世,AMOC的变化与地球岁差周期有紧密联系,但其物理机理尚不清楚。本文利用海洋?大气耦合气候模型—COSMOS（ECHAM5/JSBACH/MPIOM）模型,通过敏感试验,分析在冰盛期冷期和间冰期暖期气候背景下,AMOC对地球岁差变化的响应机理。结果表明:岁差降低引起的北半球夏季太阳辐射增强,会导致间冰期暖期背景下的AMOC显著减弱,但对冰盛期AMOC的影响并不明显。通过进一步分析发现,在间冰期暖期,夏季太阳辐射增强,造成高低纬大西洋海表的升温,同时促进北大西洋高纬度地区的局地降水,两者导致北大西洋表层海水密度降低,共同削弱大西洋深层水生成。而在冰盛期冷期,大西洋高低纬度地区的响应对AMOC的影响反向—副热带升温触发的海盆尺度低压异常,通过其南侧的西风异常削弱大西洋向太平洋的水汽输送,导致净降水增多,海表盐度下降;同时,高纬度升温造成的海冰减少,促进了海洋热丧失,海表失热变重,有利于大西洋深层水的生成,最终两者的共同作用导致AMOC对岁差变化的响应偏弱。本文系统揭示了不同气候背景下,岁差尺度AMOC变化的控制机理,对理解晚更新世AMOC重建记录中持续存在的岁差周期具有重要启示意义。 相似文献
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太平洋夏季水对加拿大海盆海冰的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
近年来,北极海冰发生了大面积减少,减少的原因仍存在着争议。基于2003-2011年的水文和遥感卫星数据,对北冰洋加拿大海盆的太平洋水和海冰进行研究。通过对比2006年和2007年太平洋水位温与海冰密集度的空间分布,发现太平洋水暖异常于2007年1-3月进入加拿大海盆的中部,并可能导致了2007年夏季海冰大面积的融化。2003-2011年,在加拿大海盆的中部,太平洋水位温与海冰密集度存在着时间上的负相关。选取2007年8月,发现两者在空间上也存在着负相关。这很可能说明太平洋水暖异常在流动的过程中,向上输送了热量,在一定程度上,融化了海冰,从而触发海冰-反照率正反馈,导致海冰的减少。因此,通过白令海峡进入北冰洋的太平洋夏季水,对北极海冰面积的减少有着重要影响。 相似文献
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Eiji Watanabe Michio J. Kishi Akio Ishida Maki Noguchi Aita 《Journal of Oceanography》2012,68(5):703-718
The response of phytoplankton to the Beaufort shelf-break eddies in the western Arctic Ocean is examined using the eddy-resolving coupled sea ice–ocean model including a lower-trophic marine ecosystem formulation. The regional model driven by the reanalysis 2003 atmospheric forcing from March to November captures the major spatial and temporal features of phytoplankton bloom following summertime sea ice retreat in the shallow Chukchi shelf and Barrow Canyon. The shelf-break warm eddies spawned north of the Barrow Canyon initially transport the Chukchi shelf water with high primary productivity toward the Canada Basin interior. In the eddy-developing period, the anti-cyclonic rotational flow along the outer edge of each eddy moving offshore occasionally traps the shelf water. The primary production inside the warm eddies is maintained by internal dynamics in the eddy-maturity period. In particular, the surface central area of an anti-cyclonic eddy acquires adequate light, nutrient, and warm environment for photosynthetic activity partly attributed to turbulent mixing with underlying nutrient-rich water. The simulated biogeochemical properties with the dominance of small-size phytoplankton inside the warm eddies are consistent with the observational findings in the western Arctic Ocean. It is also suggested that the light limitation before autumn sea ice freezing shuts down the primary production in the shelf-break eddies in spite of nutrient recovery. These results indicate that the time lag between the phytoplankton bloom in the shelf region following the summertime sea ice retreat and the eddy generation along the Beaufort shelf break is an important index to determine biological regimes in the Canada Basin. 相似文献
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北极冬季季节性海冰双模态特征分析 总被引：1，自引：1，他引：0
近年来北极海冰快速变化,北极中央区边缘正由以多年冰为主转为季节性海冰为主。通过对北极冬季季节性海冰的EOF分解发现,2002-2012年期间北极季节性海冰变化的前两模态主要体现为2005年和2007年的季节性海冰距平。其中第二模态主要体现了北极海冰在2005年的一种极端变化,而第一模态不仅体现了北极海冰在2007年的变化,还体现了北极季节性海冰的从负位相到正位相的转变。通过比较发现,在研究时段北极季节性海冰最主要的变化发生在北极太平洋扇区,在2007年,冬季季节性海冰距平发生位相转变,2007-2010年一直维持正位相,北极太平洋扇区冬季季节性海冰保持显著正距平。太平洋扇区表面温度最大异常也发生在2007年,从大气环流来看,2007年之后波弗特海区异常高压有利于夏季太平洋扇区海冰的减少,而西风急流的减弱有利于夏季波弗特海区异常高压的维持,结合夏季海冰速度,顺时针的冰速分布有利于海冰离开太平洋扇区,因而会导致冬季太平洋扇区季节性海冰转为正距平并且从2007年一直维持到2010年。 相似文献