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本文利用第五次国际耦合模式比较计划（CMIP5）中的地球系统模式（ESM2M）,结合Argo观测数据和由Ishii等整理的再分析数据集,分析现在气候背景和辐射强迫极端增强下副热带东北太平洋海域（10°～40°N,110°～160°W）混合层深度（MLD）和潜沉率的季节变化特征,研究其对全球变暖的响应。在现在气候背景下,二者最大值均出现在冬季。潜沉率的主要贡献项存在显著的季节变化差异,1?5月主要受侧向潜沉率的变化控制,6?12月则由风应力旋度导致的埃克曼抽吸速度变化主控。全球变暖后,季节循环信号的主控要素不变。但受风应力旋度等要素变化的影响,各季节的MLD减小,大值区范围收缩。由于冬季减小幅度远大于夏季,MLD季节波动幅度（振幅）显著变小。长期看,MLD呈现持续变浅的趋势,其空间不均匀性减弱引起的MLD锋面减弱是控制侧向潜沉率减弱,最终导致总潜沉率减弱的关键。由于埃克曼抽吸速度的季节变化信号对全球变暖的响应较小,因此总潜沉率在冬季受全球变暖的影响最为强烈。上述结果表明,构成潜沉率的两个关键要素对总潜沉率的贡献比例是随着季节变化而改变的:冬季MLD锋面强盛时期,侧向潜沉率的影响将显著增强。全球变暖前后二者截然不同的变化会显著改变潜沉率的季节循环振幅,可能对该区域模态水的形成和输运产生深远的影响。 相似文献
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中国南大洋水团、环流和海冰研究进展(1995-2002) 总被引：2，自引：0，他引：2
总结了1995年以来中国在南大洋物理海洋学研究和南极海冰研究中所取得的成果。普里兹湾海区是中国南大洋研究的重点区域，研究表明，在该海区存在显著的深层水涌升和陆架水北扩现象，某些年份深层水与陆架水混合后产生了较重的水体，但是尚未发现生成南极底层水的直接证据。在普里兹湾所处的印度洋区段，亚热带锋、亚南极锋和极锋表现出显著的时空变化，特别是不同年份的锋面位置存在较大的摆动。该海区的南极绕极流既是风生的，也受到密度场的影响。在凯尔盖朗海台的地形引导作用下，南极绕极流表现出显著的非纬向性特征。南极海冰除了显著的季节变化以外，也表现出长期变化的趋势。此变化与海洋、大气中的其它变化有一定的相关性，表现为两极海冰涛动、南方海洋涛动等多种变化模态，对我国气候也有一定的影响。 相似文献
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全球变暖"停滞"研究综述 总被引：3，自引：0，他引：3
全球变暖"停滞"现象自提出以来，备受关注，是近来全球气候变化领域的热点问题。全球变暖停滞主要表现为全球平均表面温度在1998-2012年增温速率明显偏低。除此之外，大气环流和海洋环流也发生了显著改变。在归因分析方面，很多科学家认为太平洋年代际振荡发挥了重要作用，另外的可能因素还有大西洋经向翻转环流和南极底层水的改变等。然而，由于观测资料在时间一致性和空间覆盖区域等方面存在偏差，从而为全球变暖停滞增添了诸多不确定性。但气候系统内部变率发生改变，导致深层海洋吸收热量增多是众多科学家的共识。尝试解答变暖停滞研究中的不确定性问题，观测资料的丰富和完善是必要条件。 相似文献
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亚南极模态水(sub-Antarctic mode water,SAMW)的潜沉过程与全球变暖减缓现象密切相关。为了增进对亚南极模态水长期变化特征的认识,使用一个高分辨率长时间序列的海洋模式数据对SAMW的潜沉率变化趋势的空间分布进行了系统地分析。结果显示,在1958~2016年间,SAMW的潜沉量在南太平洋和南印度洋在长时间段上存在着相反的趋势变化,即在南太平洋增大,在南印度洋减少,这与已有研究结果相符。但进一步的分析发现,SAMW潜沉量的空间分布存在着明显的差异。在南印度洋,其北部潜沉区的潜沉率仅有很微弱的上升趋势,而位于南部潜沉区的潜沉率则有明显的下降趋势。与此同时,在南太平洋中,其西部潜沉区的潜沉率趋势非常小,而东部潜沉区的水的潜沉有明显上升的长期趋势。总体而言,密度较大的SAMW潜沉水团比密度较小的潜沉水团表现出更显著的长期变化的趋势。南部变化趋势明显的潜沉水量大概占总潜沉水量的60%,由此可知SAMW的总体趋势更多地来自其南部密度更大的潜沉区的贡献。进一步的分析表明,SAMW潜沉区的混合层的长期变化趋势与潜沉率的长期变化趋势之间存在较为一致的空间分布。其中,在南太平洋,东侧潜沉区的混合层的长期增大趋势,主要由于风应力增大的作用,而西侧潜沉区的混合层的长期减小趋势,则主要因为海表浮力强迫的控制;在南印度洋,南侧潜沉区的潜沉率长期减小趋势更多的是受到浮力强迫的影响,而西北部的潜沉率长期增加趋势则主要由风应力增强导致的。 相似文献
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随着北半球冰盖的发育,全球气候环境发生了显著变化。太平洋经向翻转流（PMOC）对全球海洋热量分配和大气CO2在深海的封存起举足轻重的作用,但是关于PMOC与北半球冰盖的形成之间的关系还欠缺研究。本文收集了太平洋海山富钴结壳的Nd同位素记录,通过对比不同区域Nd同位素记录的演化特征,分析风尘输入、水团演化等因素对Nd同位素记录的影响,探讨了太平洋经向翻转流演化及其与全球气候变化之间的关系,认为北太平洋深层水下沉的停滞和亚洲风尘输入增加可能是导致深层水Nd同位素从距今3～4 Ma开始降低的原因。同时,因北太平洋深层水下沉停滞,PMOC改组,使得更多的CO2在深水封存,从而对全球气候变冷和北半球冰盖形成产生了积极的贡献。 相似文献
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使用一个全球海洋环流模式的18 a(1993～2010 年)数据, 对北太平洋副热带中部模态水(CMW)潜沉区混合层内热收支的空间分布状况及其季节和年际变率特征进行了分析, 并重点讨论了热收支与太平洋年代际震荡(PDO)之间的相互关联。结果表明, CMW 潜沉区的热收支是海表热力强迫与海洋动力过程之间的平衡。其中混合作用, 特别是湍流扩散是海洋动力过程的主要分量, 对该海区混合层内部的热量耗散起到关键的作用。该海区的热收支具有显著的季节变化信号, 在春夏季与秋冬季存在明显的差异。热收支的年际变化与PDO 的超前滞后相关性分析表明, 该海区的混合层温度(MLT)具有显著的PDO 信号, 同时 PDO 与 MLT 两者随时间的变化信号( ?[P]/?t 与?[T]/?t )之间也有强相关性。?[P]/?t与海表热力强迫项(SEF)显著的相关性表明, SEF 可能会对PDO信号的产生及变化过程产生重要的影响;?[P]/?t 与夹卷项的高相关性则间接证明潜沉的 CMW 的温度存在 PDO 信号; 作为海洋动力过程的主体, 扩散项和平流项均会对PDO 信号变化做出滞后响应。本研究增进了对CMW 潜沉区混合层内海水温度变化特征的认识。 相似文献
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采用TOPEX/POSEIDON(T/P)卫星高度计 1 993年 1月— 2 0 0 0年 1 2月海面高度数据 ,研究包含了整个南极绕极流流系 (40°— 6 0°S)的海面高度低频变化。首先采用EOF分解方法获取南大洋时空分布的主要模态 ,前 3个EOF模态分别占总方差的 2 4 .8%、1 3 .8%和 1 0 .7%。然后采用EMD方法分别分析了各个EOF模态的时间系数曲线的组成成分 ,对南极绕极流海域的各种时间尺度变化给出了清晰的描述 ,对于不同尺度变化所占的比例得到了定量的结果。研究结果表明 ,EOF的各个模态不仅在形态上存在差异 ,而且具有相互独立的物理背景。EOF的第一模态主要体现了以太阳辐射冬夏差异形成的年周期变化 ,另一个显著的特征就是南极绕极流从 1 993— 2 0 0 0年海面的整体上升趋势。EOF的第二模态体现了陆地地形对南极绕极流的约束作用 ,同时也显示了ENSO过程对南极绕极流 ,特别是对南太平洋的海面高度变化的影响。EOF的第三模态则体现了南极绕极流对南大洋表面风场东西方向不均匀变化的响应。同时 ,本文的研究也证明了EOF与EMD方法联合使用对揭示大范围时空变化有重要的实际意义 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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A zonal-average model of the upper branch of the meridional overturning circulation of the southern ocean is constructed and used to discuss the processes – wind, buoyancy, eddy forcing and boundary conditions – that control its strength and sense of circulation. The geometry of the thermocline ‘wedge’, set by the mapping between the vertical spacing of buoyancy surfaces (the stratification) on the equatorial flank of the Antarctic Circumpolar Current and their outcrop at the sea surface, is seen to play a central role by setting the interior large-scale potential vorticity distribution. It is shown that the action of eddies mixing this potential vorticity field induces a residual flow in the meridional plane much as is observed, with upwelling of fluid around Antarctica, northward surface flow and subduction to form intermediate water. Along with this overturning circulation there is a concomitant air-sea buoyancy flux directed in to the ocean. 相似文献
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The effects of spatial variations of the thickness diffusivity (K) appropriate to the parameterisation of [Gent, P.R. and McWilliams, J.C., 1990. Isopycnal mixing in ocean circulation models. J. Phys. Oceanogr., 20, 150–155.] are assessed in a coarse resolution global ocean general circulation model. Simulations using three closures yielding different lateral and/or vertical variations in K are compared with a simulation using a constant value. Although the effects of changing K are in general small and all simulations remain biased compared to observations, we find systematic local sensitivities of the simulated circulation on K. In particular, increasing K near the surface in the tropical ocean lifts the depth of the equatorial thermocline, the strength of the Antarctic Circumpolar Current decreases while the subpolar and subtropical gyre transports in the North Atlantic increase by increasing K locally. We also find that the lateral and vertical structure of K given by a recently proposed closure reduces the negative temperature biases in the western North Atlantic by adjusting the pathways of the Gulf Stream and the North Atlantic Current to a more realistic position. 相似文献
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《Ocean Modelling》2003,5(2):91-127
The Hamburg Ocean Primitive Equation model has undergone significant development in recent years. Most notable is the treatment of horizontal discretisation which has undergone transition from a staggered E-grid to an orthogonal curvilinear C-grid. The treatment of subgridscale mixing has been improved by the inclusion of a new formulation of bottom boundary layer (BBL) slope convection, an isopycnal diffusion scheme, and a Gent and McWilliams style eddy-induced mixing parameterisation. The model setup described here has a north pole over Greenland and a south pole on the coast of the Weddell Sea. This gives relatively high resolution in the sinking regions associated with the thermohaline circulation. Results are presented from a 450 year climatologically forced integration. The forcing is a product of the German Ocean Model Intercomparison Project and is derived from the European Centre for Medium Range Weather Forecasting reanalysis. The main emphasis is on the model’s representation of key quantities that are easily associated with the ocean’s role in the global climate system. The global and Atlantic northward poleward heat transports have peaks of 1.43 and 0.84 PW, at 18° and 21° N respectively. The Atlantic meridional overturning streamfunction has a peak of 15.7 Sv in the North Atlantic and an outflow of 11.9 Sv at 30° S. Comparison with a simulation excluding BBL shows that the scheme is responsible for up to a 25% increase in North Atlantic heat transport, with significant improvement of the depths of convection in the Greenland, Labrador and Irminger Seas. Despite the improvements, comparison with observations shows the heat transport still to be too weak. Other outstanding problems include an incorrect Gulf Stream pathway, a too strong Antarctic Circumpolar Current, and a too weak renewal of Antarctic Intermediate Water. Nevertheless, the model has been coupled to the atmospheric GCM ECHAM5 and run successfully for over 250 years without any surface flux corrections. 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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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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Antarctic Bottom Water（AABW） plays an important role in the meridional overturning circulation and contributes significantly to global heat transport and sea level rise（SLR）. Based on the Global Ocean（1/12）°Physical Reanalysis（GLORYS12V1） products and conductivity-temperature-depth instrument data from the World Ocean Circulation Experiment hydrographic program, we analyzed the trends in the thickness, volume,temperature, salinity, and neutral density of the AABW in the Amundsen Sea from 1993 to... 相似文献