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本文基于南大洋环流研究最新资料，从资料来源、动力模式以及有待解决的问题几个方面较详细地阐述南大洋环流动力学研究动态。 相似文献
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南大洋在全球气候系统中起着重要的作用,对世界大洋水团的形成有重要的影响。在世界大洋中,约有55%-60%的海水特性应当归结于南大洋的物理过程。目前,南大洋的研究已得到各国海洋学者的日益关注,进展较大。但是,对于地处印度洋扇形区的普里兹湾海区的观测和研究则相对较少,其结果的差别甚大。例如底层水形成问题,有些研究者认为这一海区的底层水主要来源于威德尔海和罗斯海,本区内对底层水的贡献即使有,也是非常小的(Smith et al.,1984; Mantyla et al.,1995)。而有些研究者则从观测资料中找到了底层水有可能形成的迹象。就目前研究的结果来看,有些年份,如1982年(Middleton et al.,1989),1987年(Woehler et al.,1988),1991年(乐肯堂等,1996)均发现了异常高盐的陆架水,它有可能与深层水混合而形成底层水。对于该海区的环流特别是深层环流迄今为止也是知之甚少。大多数研究是基于动力高度的计算结果( Grigor yev,1967;Smith et al.,1984,1993;Middleton et al.,1989),但他们给出的环流型式相互之间差异很大。这些差异的存在,虽然确有年际变化等因素,但也不能排除研究方法本身的局限。该海区地形复杂(图1),海冰有显著的季节变化和年际变化(Allison et al.,1993,1994),使得该海区的物理海洋状况非常复杂。南极地区由于环境恶劣,海洋观测集中在夏季,并且资料的连续性较差,因而使传统的研究方法受到很大限制。为了充分发挥有限的实测资料的作用,采用合理的动力学和热力学模式并利用数值方法求解模式方程,不失为一种有效的研究途径。迄今为止,这一海区的数值研究还很少,考虑热力学作用的模式则尚未见诸报道。本文将利用最新的资料和模式,并在模式中同时考虑动力学和热力学的作用,用以研究普里兹湾海区的环流与海冰的动力学和热力学过程。以往的研究发现、等密面分析是研究普里兹湾海区混合与环流的有效方法(乐肯堂等,1997),我们将采用国际上新近发展起来的一种基于等密面的数值计算模式,研究普里兹湾海区环流和海冰的季节变化。这一工作将有助于进一步解决该海区南极底层水的形成问题,因而对于深入认识该海区在南大洋环流系统以至全球气候系统中的作用有重要意义。 相似文献
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末次冰消期时,南大洋深层水流通性增强和大气CO_2分压(大气p_(CO_2))升高存在密切联系。该时期南大洋深部流通性增强的同时会伴随着大气与大洋环流模式的一系列变化,例如南半球西风带(Southern Hemisphere Westerly Winds Belt,SWW)位置和强度以及大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)强度的变化。一些关于控制南大洋流通性变化机制方面的研究发现,SWW的经向摆动可对南大洋深部流通性产生强烈影响。末次冰消期时SWW南移,会强化南大洋风驱上升流,增强南大洋的通风。另一些研究认为AMOC变化对南大洋深部流通性具有更为强烈的影响,末次冰消期时北大西洋深层水(North Atlantic Deep Water,NADW)生成减弱导致AMOC强度减弱,这一过程使得NADW与绕极深层水(Circumpolar Deep Water,CDW)的混合边界北移,从而减弱南大洋水体成层化,增强了南大洋深层水上涌。上述2种模式均可能引起南大洋深部流通状况的改变,并最终导致冰消期大气p_(CO_2)上升。除SWW与AMOC驱动南大洋深部流通状况的改变之外,最新研究发现南大洋罗斯海似乎可以通过其自身底层水的北向扩张与极向退却进一步影响南大洋深部流通状况。总的来说,控制南大洋深部流通状况的并非单一机制,SWW与AMOC以及罗斯海底层水等诸多因素在控制南大洋流通状况变化的同时也会以不同的方式在一定程度上积极的响应大气p_(CO_2)的变化。 相似文献
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南大洋Ekman输运是全球大气-海洋耦合气候系统的重要组成部分,对该区域Ekman动力过程的研究极为重要。首先基于实测数据和文献资料,对GEKCO2(Geostrophicand EkmanCurrent Observatory2)产品提供的Ekman流数据进行了评估,验证了数据的有效性;并结合CCMP(cross-calibratedmulti-platform)、ERA5(thefifthgenerationEuropeancentreformedium-range weatherforecastsatmosphericreanalysis)风场数据,采用经验正交函数分析法(empiricalorthogonal function,EOF)等方法分析了2010—2018年南大洋Ekman流的时空变化规律。结果表明:(1)南大洋Ekman流速集中在9—11 cm/s,且具有很强的月际变化特征(7月最强, 12月最弱);(2)南大洋40°S以北海域是Ekman流速随时间变化较大的区域;(3)南大洋Ekman流速的EOF分析显示:第一模态和风场存在较强的相关性,表现为流速在整体上同时增强或减弱;第二模态和南半球中高纬大气环流存在较强的相关性,表现为以50°S为界南北流速反向变化;(4)Ekman流左偏角度集中在60°—75°,其中概率密度最大值处所对应的角度为67.5°。通过矢量相关分析,得到30°—35°S海域的平均偏角存在月际变化。南大洋的Ekman动力过程对海洋环流和全球气候系统具有重大影响,本文对于进一步理解南大洋的Ekman过程具有一定的参考价值。 相似文献
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一、引言南大洋蕴藏着极为丰富的矿产资源和海洋生物资源,是地球上一个未开发的宝地。研究南大洋深层水的涌升,对海洋生物资源的开发具有重要的意义。海洋中海水的垂直运动与水平环流存在着密切的关系,深层水的上升可以用海洋的温盐结构场明显地体现出来。涌升水将下层营养丰富的有机物源源不断地带到上层,因此深层水的涌升是各种生物聚集的主要原 相似文献
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对于普里兹湾海区的环流,特别是深层环流,迄今为止知之甚少。虽有一些直接测流资料,但极为零星、难以深入分析。而早期的研究大多是基于动力高度的计算结果,只是近些年来,利用卫星遥感资料和漂移浮标资料,才使该区的环流研究工作取得了进展。Grigor yev(1967)基于动力高度计算,最早给出了背里兹湾水平环流的基本图像。Smith等(1984)和Middleton等(1989)根据澳大利亚在 BIOMASS计划期间取得的资料,给出了较新的表层动力高度分布,乐肯堂等(1997)根据中国南极考察资料,也获得了本区的地转流场。在WOCE计划中,普里兹湾海区附近设有S2(60°E),S3(90°E),S10(60°S)三条断面,通过对这些WOCE资料的分析和研究,对该海区的环流有了进一步的了解。在南大洋可以通过研究卫星图片上浮冰或冰山的运动来了解表层流场的情况(Tchernia,et al.,1980),也可以在浮冰或冰山上安装仪器,进行跟踪。Allison(1989)在1985年和1987年夏末,将浮标观测系统固定在海冰上,并对这些浮标进行了长时间的跟踪,得到了浮标漂移的轨迹图。Park等(1995)利用在 TOPEX/ Poseidon计划中获得的最初18个月(1992年10月至1994年3月)的卫星高度计资料,计算出了南印度洋的表层平均流场,并与利用70年的历史资料计算的动力高度结果以及数值计算结果进行了比较,说明传统的动力计算无法揭示正压流以及地形作用的影响。最近,英国学者利用一个涡分辨率的数值计算模式(FRAM)对南大洋环流进行了模拟,其计算域覆盖了24°S以南的整个南大洋海区,纬向间距为0.25°,经向间距为0.5°,垂向分为32层。该模式模拟的结果给出了有关南大洋环流的更为详尽的图像。
南大洋著名的南极绕极流(ACC)是一支主要由盛行西风驱动的、东向的强大海流,是世界大洋中惟一东、西贯通的洋流。以往的研究表明,在普里兹湾海区的大陆架以北,主要流动是向东运动的ACC的一部分(Callahan,1972;Jacobs,et al.,1977;Smith, et al.,1984; Middleton,et al.,1989)。ACC在流经普里兹湾海区以北的海域时,受到凯尔盖朗海台的阻挡使其环流形式有了很大的改变(Park,et al.,1995)。乐肯堂等(1997)研究表明,普里兹湾海区的ACC具有相同量级的正压分量和斜压分量。在近岸区域,由于东风的駆动,沿岸环流基本上是向西流动(Smith,et al.,1984)。但是流动很不稳定,除了有向西的风生流动外,时而还出现向东的流动(Middleton,et al.,1989)。在某些区段,南极沿岸流不仅是风生的,而且也含有斜压成分(乐肯堂等,1997)。
普里兹湾内的夏季流场基本上是气旋型的。Grigor yev(1967),Smith等(1984)以及Middleton等(1989)均报道了湾内有一个封闭的气旋式流涡。乐肯堂等(1997)采用动力计算所得到的地转流场也呈现出类似的结构。但湾内的气旋式流涡是不稳定的,这与不稳定的东风的变化有关。
Middleton等(1989)认为,在普里兹湾中,陆架水在近岸东风的作用下向西运动,在普里兹湾以西形成一支具有准地转平衡的沿岸流,这支沿岸流在陆架外缘有一个顺坡向的分量,这一推断获得了1985年在普里兹湾内布设的三个浮标站资料(Hodgkinson,et al.,1988)的支持,尤其是莫森站附近的4号浮标资料证实,该处接近冰冻的冷水有一个向海底运动的较大的顺坡分量。乐肯堂等(1996,1997)的研究表明,由于陆架水与深层水在400-600m处混合后产生增密现象,增密后的混合水因其密度大于下层水的密度而下沉,从而产生了上述的向海底运动的顺坡流速分量。
为了尽量消除初始条件对计算结果的影响,我们使模式进行2年的运算,在第2年的2、5、8、11月的14日输出结果,分别代表南半球夏、秋、冬、春四季的情况。 相似文献
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南大洋是目前受人为活动干扰最少的区域,在平衡全球气候变化、维持生物多样性方面扮演了重要角色。由于其独特的自然条件和地理区位,各国学者自20世纪90年代起就开始对南大洋生态环境进行深入研究。为厘清全球范围内的南大洋生态环境研究现状、预测未来研究趋势,本文采用文献计量学的研究方法,统计了Web of Science核心数据库中已发表的南大洋生态环境相关研究论文,共获得有效论文7 491篇。基于VOSviewer软件分析了1990—2020年间关于南大洋生态环境的论文发表数量、发表机构、发表期刊、核心作者及主要研究主题,结果表明：(1)南大洋生态环境的相关研究逐年增加,1997年《京都议定书》的签订及其2005年的正式生效是南大洋生态环境研究数量明显上升的时间节点;(2)美国是南大洋生态环境研究的领军国家,拥有3个发文数量排名前十的科研机构;英国和澳大利亚也是南大洋生态环境研究的主要国家,其科研机构发文数量排名靠前;中国的南大洋生态环境研究起步较晚,目前仍处于追赶阶段,但与欧美国家的差距正逐步缩小;(3)30年间南大洋生态环境的主要研究领域包括“气候变化”“浮游植物”“南极磷虾种群”“海洋生... 相似文献
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We summarize the results of reconstruction of the monthly average surface circulation in the Southern Ocean according to the paths of autonomous drifting buoys launched in the course of the First Global Geophysical Experiment (FGGE) according to the Program of Investigation of Global Atmospheric Processes in 1978–1980. The data of numerical analysis reveal significant annual and seasonal variability in the behavior of the integral characteristics of the Antarctic Circumpolar Current, the west extension of the Agulhas Current, the zone of convergence of the Falkland and Brasil Currents, and the cyclonic gyres in the Weddell and Ross Seas. It is established that the dynamics of the large-scale surface circulation in the Southern Ocean can be described by two or three empirical orthogonal modes. In general, we observe a strong correlation between the locations of the zones with high kinetic energy of currents and the zones of bottom rise. 相似文献
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The problem of numerical modeling and analysis of the large-scale World Ocean circulation variability under variations of
the external forcing is considered. A numerical model was developed in the INM RAS and is based on the primitive equations
of the ocean circulation written in a spherical generalized σ-coordinate system. The model’s equations are approximated on
a grid with resolution of 2.5° × 2° × 33, and the North Pole is displaced to the continental point (60°E, 60.5°N). There are
two stages for the numerical experiments. The quasi-equilibrium circulation of the World Ocean under the climatological atmospheric
forcing is simulated at the first stage. The run is carried out over a period of 3000 years during which a quasi-equilibrium
model regime is formed. At the second stage, the sensitivity of the model ocean circulation to the atmospheric forcing perturbations
in the Southern Hemisphere is studied. According to the results, the strongest regional changes in the hydrography take place
in the Arctic Ocean. Substantial changes of sea’s surface height and local anomalies of the temperature and salinity are formed
there. 相似文献
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回顾了对南印度洋副热带海气相互作用的研究,总结了南印度洋偶极子事件背景下的气候变化。印度洋海表温度的方差表明南印度洋是整个印度洋海温变率最强的区域,年际海温变化最显著的特征就是海温呈现西南东北向的偶极子型分布,被称为南印度洋偶极子(Southern Indian Ocean Dipole, SIOD)。南印度洋海温偶极子的形成主要是受大尺度大气环流调整的影响。南印度洋副热带反气旋环流异常引起了印度洋热带东风异常和副热带西风异常的变化,影响了潜热通量、上升流和Ekman热输送,进而引起了海温变化。SIOD对热带和热带外大气环流也有影响,尤其会影响亚洲夏季风降水异常,例如我国的降水异常和南印度洋偶极子海温异常具有显著相关关系。此外,SIOD模态所引起的经向环流异常与南海、菲律宾地区的反气旋环流异常也有紧密联系。 相似文献
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Methods from chaos theory are applied to the analysis of the circulation in the Southern Ocean, using velocity fields produced by a realistic global ocean model. We plot the intersections of individual trajectories encircling Antarctica with a vertical plane in the Drake passage. This so-called Poincaré section shows a drastic difference between regular trajectories in a core region of the Antarctic Circumpolar Current (ACC), and chaotic, mixing trajectories in the surrounding region. It also shows that there is a region with overturning circulation of approximately 3.5 Sv in the ACC, with downwelling on the northern side and upwelling on the southern side, which may be related to the Deacon cell. 相似文献
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南印度洋SST与南亚季风环流年代际变化的研究 总被引：2，自引：0，他引：2
利用美国NCEP全球大气再分析资料和JONES全球海表面温度异常(SSTA)资料，分析了南印度洋SSTA和南亚季风环流年代际变化的特征。研究发现，无论是南印度洋副热带海水辐合区的SST还是赤道以北非洲西海岸附近上升运动海区的SST的长期变化趋势，除了准3-5年的变化以外，还存在着明显的年代际的变化。对于全球最显著南亚季风环流的分析表明，南亚季风环流也存在明显的年代际时间尺度的变化。与南太平洋SST的年代际变化相比，南印度洋SST的变化周期要相对短一些。通过分析南半球冷空气年代际活动的特征发现，冷空气与南印度洋SST年代际时间尺度的变化具有密切的联系。 相似文献
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南极印度洋扇区分布了许多南极底层水的生成区,此海域海水盐度变化对全球的气候变化有着深远影响。本文采用EN4再分析数据、实测海豹资料和WOD18数据,结合大气再分析和海冰密集度数据,对南极印度洋扇区表面盐度长期变化及其对大尺度环流异常的响应进行探究。2008年以来,南极沿岸出现显著的海表面持续性高盐异常,其中印度洋扇区变化最为显著,表层高盐水主要集中在达恩利冰间湖附近与沙克尔顿冰架以北的海域。沿岸海域的高盐陆架水向北扩张且影响深度不断加深,高盐的绕极深层水上涌也更加明显。此高盐异常与南极涛动(Antarctic Oscillation,AAO)、印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole,IOD)两种大尺度环流密切相关。AAO与IOD正位相下,西风显著增强,促进海冰大量生成,为海表面提供了大量的盐通量。同时,海表面出现更显著的风场旋度负异常与低压异常,促进高盐深层水上涌,对高盐异常有重要维持作用。此外,纬向风剪切与蒸发增强也是影响该高盐异常的重要局地过程。 相似文献
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C. J. C. REASON 《地球，A辑:动力气象学与海洋学》2000,52(2):203-223
Observations of multidecadal variability in sea surface temperature (SST), surface air temperature and winds over the Southern Hemisphere are presented and an ocean general circulation model applied towards investigating links between the SST variability and that of the overlying atmosphere. The results suggest that the dynamical effect of the wind stress anomalies is significant mainly in the neighbourhood of the western boundary currents and their outflows across the mid‐latitudes of each Southern Hemisphere basin (more so in the South Indian and South Atlantic than in the South Pacific Ocean) and in the equatorial upwelling zones. Over most of the subtropics to mid‐latitudes of the Southern Hemisphere oceans, changes in net surface heat flux (particularly in latent heat) appear to be more important for the SST variability than dynamical effects. Implications of these results for modelling and understanding low frequency climate variability in the Southern Hemisphere as well as possible links with mechanisms of decadal/interdecadal variability in the Northern Hemisphere are discussed. 相似文献
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本文利用Argo表层盐度、OSCAR海流等数据,基于盐度收支方程的平流输送项来阐述海洋平流输送对热带印度洋表层盐度的调整作用;利用淡水输运量计算公式揭示6条关键断面海洋平流输送对表层盐度空间结构的调整机制。结果表明,海洋平流将赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水输送到低盐海域的赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海;将赤道东印度洋和孟加拉湾、安达曼海的低盐水输送到高盐海域的赤道西印度洋、阿拉伯海以及赤道南印度洋海域,起到了调整印度洋盐度基本平衡的作用。断面淡水输运量的分析结果表明,导致苏门答腊岛西部海域的强降水中心与低盐中心不重合,澳大利亚西部海域的强蒸发中心与高盐中心不重合的主要原因是水平环流所致;夏季,来自赤道西印度洋和阿拉伯海的高盐水在西南季风环流的驱动下,入侵孟加拉湾,是导致孟加拉湾夏季表层盐度较高的主要原因。 相似文献