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1.
《热带海洋学报》2016,(3)
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。 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
3.
基于德国Max-Planck气象研究所的最新大气海洋环流模式(ECHAM5/MPI-OM),对控制试验(control run)下热盐环流(THC)年际及年代际变化进行了分析,揭示了年代际变率的产生机制。研究表明:(1)THC年际振荡的主导周期是4 a,年代际振荡的主导周期是24 a,THC的年代际振荡信号最强,是第一主成分。(2)THC的年代际振荡机制为:首先从大西洋径向翻转环流(MOC)强度最小开始,由于MOC强度处于较弱状态,从低纬度向高纬度输送的热量偏少,副极地海区海表温度出现负异常,持续5 a之后,北大西洋副极地海区海表温度达到最大负异常。此时副极地流环中心(北大西洋)的表层海水变冷,密度增加,海表面下降,产生从副极地流环边缘指向副极地流环的中心的压强梯度力,根据地转平衡关系,北大西洋副极地海区的上层海洋会出现一个气旋式的环流异常(副极地流环得到加强),北大西洋暖流(NAC)同时得到加强。在副极地海区海表温度达到最大负异常的3 a之后,副极地流环和NAC达到最强。由此,作为NAC延伸的法鲁海峡入流水增强,更多的高盐法鲁海峡入流水进入格陵兰-冰岛-挪威海(GIN)海域,使GIN海域层结稳定性减弱。1 a后,GIN海域深层对流增强,格陵兰-苏格兰海脊溢流水增加。在GIN海域深层对流达到最强的3 a之后,MOC强度达到最大。整个状态翻转过程完成的时间大约为12 a,THC年代际振荡的整个周期大约是24 a。 相似文献
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RCP4.5情景下预测21世纪南海海平面变化 总被引：3，自引：1，他引：2
结合卫星高度计资料和SODA温盐数据,本文利用CCSM(Community Climate System Model version4)气候系统模式在代表性浓度路径RCP4.5情景下对全球海平面变化趋势的预测模拟结果作为强迫场,用POP模式模拟预测21世纪南海海平面长期趋势变化及空间分布。模拟结果显示,在RCP4.5情景下,南海海域在21世纪末10年平均海平面相对于20世纪末10年上升了15~39cm,明显上升海域位于中南半岛东部的南海中部、南部海域和吕宋海峡东西两侧海域,上升值最大可达39cm。如果加上格陵兰和南极等陆地冰川融化的影响,21世纪南海总海平面上升值将可能达到35~75cm。南海比容海平面明显上升区域位于吕宋岛东面的深水海域,广东沿岸流和吕宋冷涡之间海域,以及中南半岛东南部海域。总比容海平面的变化主要来自热比容,盐比容贡献比较小。南海南部和西部比容海平面上升速率较低,如加里曼丹岛西北侧、泰国湾和海南岛西侧有下降趋势。 相似文献
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北太平洋经向翻转环流(NPMOC)是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称。其中,热带环流圈(TC)、副热带环流圈(STC)和深层热带环流圈(DTC)位于北太平洋热带-副热带海域,是该海域经向物质和能量交换的重要通道。基于NEMO模式分别对TC、STC和DTC经向流量的季节变化特征和机理进行了模拟研究,驱动场增强和减弱情况下的敏感性试验表明,风应力是TC和STC南、北向输送以及DTC南向输送季节变化的主要影响因素,而热通量和淡水通量的影响较小;风应力和热盐通量季节变化情况下的敏感性试验表明,TC和STC的南、北向输送以及DTC的南向输送主要是由风应力的季节振荡引起的,而热通量和淡水通量的影响较小。 相似文献
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《海洋湖沼通报》2015,(4)
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。 相似文献
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北太平洋经向翻转环流是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称,目前它拥有五个环流圈,即副热带环流圈(the subtropical cell,STC)、热带环流圈(the tropical cell,TC)、副极地环流圈(the subpolar cell,SPC)、深层热带环流圈(the deep tropical cell,DTC)和温跃层环流圈(the thermohaline cell,THC)。这些环流圈是北太平洋经向物质和能量交换的重要通道,它们的变化对海洋上层热盐结构和气候变化皆有重要影响。迄今,人们已对STC、TC和DTC的结构形态、变化特征与机理开展了广泛而深入的研究,并对STC的极向热输送特征也做了一些初步分析。但应指出的是,关于SPC和THC的研究仍较少,迄今尚不清楚这两个环流圈的三维结构和变异机理;而且,对北太平洋经向翻转环流的热盐输送研究尚处于起步阶段,目前对各环流圈的热盐输送特征、变化规律和变异机理仍知之甚少,这些科学问题亟待深入研究。 相似文献
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北太平洋经向翻转环流(NPMOC)是北太平洋所有经向翻转环流圈的总称,拥有5个环流圈结构.其中,热带环流圈(TC)、副热带环流圈(STC)和深层热带环流圈(DTC)位于北太平洋热带-副热带海域,是该海域间经向物质和能量交换的重要通道.主要运用NEMO模式对这3个经向翻转环流圈的年际变化特征和机理进行了研究.结果表明,TC、STC和DTC的经向流量都具有显著的年际变化特征:在El Nio期间,TC的南、北向流量均减弱,STC的北向流量增强、南向流量减弱,DTC的南向流量减弱;而在La Nia期间则相反.敏感性试验表明,在风应力强迫下得到的TC、STC南、北向流量和DTC南向流量的年际变化特征都很显著,并与在风应力、热通量和淡水通量共同强迫下得到的结果非常一致;而仅在热通量和淡水通量的强迫下,各分支流量的年际变化均较小.由此可见,风场驱动是引起北太平洋经向翻转环流年际变化的主要驱动因素,而热通量和淡水通量的影响却较小. 相似文献
10.
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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Arctic salinity anomalies and their link to the North Atlantic during a positive phase of the Arctic Oscillation 总被引：1，自引：0，他引：1
Marie-Noelle Houssais Christophe Herbaut Clément Rousset 《Progress in Oceanography》2007,73(2):160-189
Many of the changes observed during the last two decades in the Arctic Ocean and adjacent seas have been linked to the concomitant abrupt decrease of the sea level pressure in the central Arctic at the end of the 1980s. The decrease was associated with a shift of the Arctic Oscillation (AO) to a positive phase, which persisted throughout the mid 1990s. The Arctic salinity distribution is expected to respond to these dramatic changes via modifications in the ocean circulation and in the fresh water storage and transport by sea ice. The present study investigates these different contributions in the context of idealized ice-ocean experiments forced by atmospheric surface wind-stress or temperature anomalies representative of a positive AO index.Wind stress anomalies representative of a positive AO index generate a decrease of the fresh water content of the upper Arctic Ocean, which is mainly concentrated in the eastern Arctic with almost no compensation from the western Arctic. Sea ice contributes to about two-third of this salinification, another third being provided by an increased supply of salt by the Atlantic inflow and increased fresh water export through the Canadian Archipelago and Fram Strait. The signature of a saltier Atlantic Current in the Norwegian Sea is not found further north in both the Barents Sea and the Fram Strait branches of the Atlantic inflow where instead a widespread freshening is observed. The latter is the result of import of fresh anomalies from the subpolar North Atlantic through the Iceland-Scotland Passage and enhanced advection of low salinity waters via the East Icelandic Current. The volume of ice exported through Fram Strait increases by 20% primarily due to thicker ice advected into the strait from the northern Greenland sector, the increase of ice drift velocities having comparatively less influence. The export anomaly is comparable to those observed during events of Great Salinity Anomalies and induces substantial freshening in the Greenland Sea, which in turn contributes to increasing the fresh water export to the North Atlantic via Denmark Strait. With a fresh water export anomaly of 7 mSv, the latter is the main fresh water supplier to the subpolar North Atlantic, the Canadian Archipelago contributing to 4.4 mSv.The removal of fresh water by sea ice under a positive winter AO index mainly occurs through enhanced thin ice growth in the eastern Arctic. Winter SAT anomalies have little impact on the thermodynamic sea ice response, which is rather dictated by wind driven ice deformation changes. The global sea ice mass balance of the western Arctic indicates almost no net sea ice melt due to competing seasonal thermodynamic processes. The surface freshening and likely enhanced sea ice melt observed in the western Arctic during the 1990s should therefore be attributed to extra-winter atmospheric effects, such as the noticeable recent spring-summer warming in the Canada-Alaska sector, or to other modes of atmospheric circulations than the AO, especially in relation to the North Pacific variability. 相似文献
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We study the reaction of a global ocean–sea ice model to an increase of fresh water input into the northern North Atlantic under different surface boundary conditions, ranging from simple restoring of surface salinity to the use of an energy balance model (EBM) for the atmosphere. The anomalous fresh water flux is distributed around Greenland, reflecting increased melting of the Greenland ice sheet and increasing fresh water export from the Arctic Ocean. Depending on the type of surface boundary condition, the large circulation reacts with a slow-down of overturning and gyre circulations. Restoring of the total or mean surface salinity prevents a large scale redistribution of the salinity field that is apparent under mixed boundary conditions and with the EBM. The control run under mixed boundary conditions exhibits large and unrealistic oscillations of the meridional overturning. Although the reaction to the fresh water flux anomaly is similar to the response with the EBM, mixed boundary conditions must thus be considered unreliable. With the EBM, the waters in the deep western boundary current initially become saltier and a new fresh water mass forms in the north-eastern North Atlantic in response to the fresh water flux anomaly around Greenland. After an accumulation period of several decades duration, this new North East Atlantic Intermediate Water spreads towards the western boundary and opens a new southward pathway at intermediate depths along the western boundary for the fresh waters of high northern latitudes. 相似文献
13.
IPCC气候情景下全球海平面长期趋势变化 总被引：5，自引：1，他引：4
利用CCSM3 (Community Climate System Model version 3)气候系统模式模拟20世纪海平面变化,在IPCC SRES A2 (IPCC,2001)情景假设下预测21世纪全球海平面长期趋势变化。模拟显示20世纪海平面上升约4.0 cm,且存在0.004 8 mm/a2的加速度,这个结果仅为热盐比容的贡献。在A2情景假设下,21世纪海平面上升存在很大的区域特征,呈纬向带状分布;总体上北冰洋上升大,南大洋高纬度海区上升小,大西洋上升值比太平洋的大;整个21世纪全球平均比容海平面上升了约30 cm,且呈加速上升的趋势。同时发现,中深层水温度和盐度变化对区域比容海平面变化具有重要贡献。北太平洋增暖主要集中在上层700 m以内,而北大西洋的增暖可达2 500 m的深度,南大洋南极绕极流海区热盐变化则是发生在整个深度。 相似文献
14.
北极河流径流是北冰洋淡水的最大来源，其变化会对北冰洋中的诸多过程有重要影响。本文基于全球高分辨率海洋?海冰耦合模式的模拟结果，研究北冰洋温盐、海冰以及环流对北极河流径流的敏感性。通过对比有气候态北极河流径流输入的控制实验结果和径流完全关闭的敏感性实验结果，研究发现北极径流对北冰洋温度、盐度、海冰以及海洋环流等有显著的影响。关闭北极河流径流后，在河口附近的陆架上温度降低、盐度升高，且导致500 m深度处温度下降以及盐度升高；河口附近的陆架处，海冰密集度与海冰厚度增加。关闭北极河流径流也对北冰洋内的环流有影响:由于缺少来自欧亚大陆的北极径流的输入，穿极漂流与东格陵兰流流速减小且盐度增加；关闭北极径流导致近岸海表面高度降低，沿欧亚陆架的北冰洋边界流减弱，白令海入流增强。通过对比关闭北极径流实验与控制实验的温度和盐度剖面，发现关闭北极径流后大西洋层温度降低，各陆架海盐跃层的梯度减小，盐跃层厚度减小。 相似文献
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The problem of understanding linear predictability of elements of the ocean circulation is explored in the Atlantic Ocean for two disparate elements: (1) sea surface temperature (SST) under the storm track in a small region east of the Grand Banks and, (2) the meridional overturning circulation north of 30.5°S. To be worthwhile, any nonlinear method would need to exhibit greater skill, and so a rough baseline from which to judge more complex methods is the goal. A 16-year ocean state estimate is used, under the assumption that internal oceanic variability is dominating externally imposed changes. No evidence exists of significant nonlinearity in the bulk of the system over this time span. Linear predictability is the story of time and space correlations, and some predictive skill exists for a few months in SST, with some minor capability extending to a few years. Sixteen years is, however, far too short for an evaluation for interannual, much less decadal, variability, although orders of magnitude are likely stably estimated. The meridional structure of the meridional overturning circulation (MOC), defined as the time-varying vertical integral to the maximum meridional volume transport at each latitude, shows nearly complete decorrelation in the variability across about 35°N—the Gulf Stream system. If a time-scale exists displaying coherence of the MOC between subpolar and subtropical gyres, it lies beyond the existing observation duration, and that has consequences for observing system strategies and the more general problem of detectability of change. 相似文献
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本文利用1951?2021年哈德莱中心提供的海冰和海温最新资料以及美国国家海洋和大气管理局气候预报中心提供的NCEP/NCAR再分析资料,分析探讨了北极海冰70余年的长期变化特征,进而研究了其快速减少与热带海温场异常变化之间的联系,揭示了在全球热带海洋海温场变化与北极海冰之间存在密切联系的事实。结果表明,北极海冰异常变化最显著区域出现在格陵兰海、卡拉海和巴伦支海。热带不同海区对北极海冰的影响存在明显时滞时间和强度差异,热带大西洋的影响相比偏早,印度洋次之,太平洋偏晚。热带大西洋、印度洋和中东太平洋海温异常影响北极海冰的最佳时间分别是后者滞后26个月、30个月和34个月,全球热带海洋影响北极海冰的时滞时间为33个月。印度洋SST对北极海冰的影响程度最强,其次是太平洋,最弱是大西洋。全球热带海洋对北极海冰的影响过程中,热带东太平洋和印度洋起主导作用。当全球热带海洋SST出现正（负）距平时,北极海冰会出现偏少（多）的趋势,而AO、PNA、NAO对北极海冰变化起重要作用,是热带海洋与北极海冰相系数的重要“纽带”。而AO、PNA和NAO不仅受热带海洋SST的影响,同时也受太平洋年代际振荡PDO和大西洋多年代际AMO的影响,这一研究为未来北极海冰快速减少和全球气候变暖机理的深入研究提供理论支撑。 相似文献
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气候变暖背景下,全球平均海洋变暖和海平面上升显著,为人类社会的可持续发展带来巨大挑战。上层海洋热力状况是海平面变化的主导因子之一。本文围绕"21世纪海上丝绸之路"途经海区（文中简称为丝路海区）上层海洋热含量异常的区域性时空特征,分析探讨了丝路海区热比容海平面异常的时空变化、演变特征及可能影响,以期为"21世纪海上丝绸之路"海洋环境安全保障提供服务支撑。结果表明,自20世纪70年代中后期,丝路海区上层（0~700 m）海洋已明显变暖,尤其20世纪90年代中后期增暖幅度显著加大。近60年来,在丝路海区热带海洋中,西太平洋的北赤道流区及以北海域、东海黑潮流域以及南海北部和南部海区、阿拉伯海西北部海域、马来西亚西北部海域及南印度洋部分海域具有长期增暖趋势。热带西太平洋暖池区整体增暖不明显,主要与印度洋中部海域呈反位相变化,且明显受到季节和年际变化的调制。长江口附近沿岸、南海北部沿岸、中南半岛南部沿岸以及阿拉伯海西北部沿岸的近岸海域长期增暖明显,自20世纪90年代中后期,中南半岛东部和西部沿海、澳大利亚西部沿海以及我国东南沿海热比容海平面上升明显。近岸热比容海平面的季节演变对沿海地区社会和经济发展会造成一定影响。此外,东亚夏季风与东海、黄海和渤海热比容海平面的上升显著相关,同时,ENSO、太平洋年代际振荡和印度洋偶极子的发生也均与我国东南沿海和印度洋西部沿海热比容海平面上升明显关联。特别是,气候变暖情形下,各种区域性致灾因子和气候变率的协同影响会对丝路海区海岸带和沿海地区的防灾减灾与社会经济发展带来较大挑战,开展海岸带和沿海地区全球变化综合风险研究成为当前首要任务。 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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《Ocean Modelling》2001,3(1-2):127-135
The high-latitude freezing and melting cycle can variously result in haline convection, freshwater capping or freshwater injection into the interior ocean. An example of the latter process is a secondary salinity minimum near 800 m-depth within the Arctic Ocean that results from the transformation on the Barents Sea shelf of Atlantic water from the Norwegian Sea and its subsequent intrusion into the Arctic Ocean. About one-third of the freshening on the shelf of that initially saline water appears to result from ice melt, although the actual sea ice flux is small, only about 0.005 Sv. A curious feature of this process is that water distilled at the surface of the Arctic Ocean by freezing ends up at mid-depth in the same ocean. This is a consequence of the ice being exported southward onto the shelf, melted, and then entrained into the northward Barents Sea throughflow that subsequently sinks into the Arctic Ocean. Prolonged reduction in sea ice in the region and in the concomitant freshwater injection would likely result in a warmer and more saline interior Arctic Ocean below 800 m. 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