收藏本站
《中国海洋大学》 2007年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同CO_2浓度情景下热盐环流的演变

牟林  
【摘要】: 本文以德国Max - Planck气象研究所的最新的大气海洋环流模式(ECHAM5/MPI-OM1)为工具,对control run下热盐环流(THC)年代际变率的产生机制进行了研究,分析了温室气体浓度增加情景下全球海洋变化的主要特征以及THC对温室气体浓度增加所引起的全球变暖情景的响应。这些研究工作对未来气候预测以及国际间的政策决策具有重要的意义。 本文采用CO_2浓度固定在一定量值的control run的数值试验,从海气耦合的角度对THC年代际振荡机制以及格陵兰-苏格兰海脊溢流水变化机制进行了分析和探讨,得出结论如下: 1.THC年际振荡的主导周期是4年,年代际振荡的主导周期是24年,THC的年代际振荡信号最强,是第一主成分。THC的年代际振荡机制:首先从MOC(the Meridional Overturning Circulation)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年之后,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年之后,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年后,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年之后,MOC强度达到最大。整个状态翻转过程完成,时间大约为12年,THC年代际振荡的整个周期大约是24年。 2.在control run下格陵兰-苏格兰海脊溢流水的变化机制:当法鲁海峡的高盐入流水增强时,GIN海域表层密度增加,GIN海域层结稳定性减弱,使深层对流增强,GIN海域等密度线上翘,深层水密度增加,有效动力高度和海脊两侧的密度差增加,斜压效应导致的溢流水强度增强。入流水的增加同时使整个GIN海域的气旋式环流加强,正压出流效应也增强,因此影响溢流水强度的斜压效应和正压效应二者是统一的。由于溢流水的强度和溢流水的密度同步密切相关,尚难分辨溢流水的强度和溢流水的密度谁是影响MOC强度的主导因子。 利用温室气体浓度增加情景下耦合模式(ECHAM5/MPI-OM1)的输出结果,分析THC对温室气体浓度增加所引起的全球变暖情景的响应,重点研究了全球变暖情景下,北大西洋深层水(NADW)生成率的变化机制,格陵兰-苏格兰海脊溢流水的演变机制及其和THC变化的关系,结论如下: 1. THC强度在所研究的B1,A1B,A2三种排放情景下均减弱,减弱量值分别到达20%,25%和25.1%。NADW的生成率在A1B情景的20世纪大约是16.2Sv,其中8.2Sv来自拉不拉多海深层对流,5.9Sv来自丹麦海峡和法鲁海峡溢流水,2.1Sv是丹麦海峡以南(SDSR)海域的深层水卷夹的结果。在A1B情景全球变暖的21世纪,NADW的生成率降低到12.9Sv,拉不拉多海贡献5.2Sv,丹麦海峡和法鲁海峡溢流水贡献6.1Sv,SDSR海域的深层水卷夹贡献1.6Sv。 2.在温室气体浓度升高全球变暖的情景下,极地和副极地海区由于高纬度降水的增加,将得到更多的淡水,海表盐度降低;同时,由于全球变暖,北大西洋海表温度(SST)升高,盐度和温度的共同作用导致北大西洋副极地海区表层密度降低,使拉不拉多海和SDSR海域的垂直层结更加稳定,垂直对流和深层卷夹减弱,这就是以上两个海区NADW生成率在全球变暖情景下降低的原因。而在GIN海域,NADW生成率的变化同以上两个海区是不同的,变化趋势是升高的。在全球变暖的情况下,有更多的北大西洋表层水通过法鲁海峡进入GIN海域。法鲁海峡入流的增加将把更多较咸的大西洋水带到GIN海域,使GIN海域表层盐度增加。虽然在全球变暖的背景下GIN海域的表层温度是升高的,但GIN海域温度升高对密度的减小作用弱于盐度升高对密度的增加作用,最终的结果是,在GIN海域深层对流发生区表层密度增加,表层密度的增加降低了垂直层结的稳定性,导致GIN海域在全球变暖情况下深层对流加强,深层水生成率增加。 3.在A1B情景下,丹麦海峡和法鲁海峡由斜压效应导致的溢流水强度明显减弱。此时法鲁海峡入流水明显增加,整个GIN海域的气旋式环流得到了加强,GIN海域的正压出流效应增强。在A1B情景下,法鲁海峡溢流水的强度从3.2Sv下降到2.9Sv,同斜压效应导致的溢流水强度变化趋势一致,这表明法鲁海峡溢流水强度的变化是由斜压效应控制的。而丹麦海峡溢流水的强度从2.7Sv增加到3.3Sv,这同斜压效应导致的溢流水强度变化趋势相反,同GIN海域的正压出流效应变化趋势相同,这清楚的表明A1B情景下丹麦海峡溢流水的增强是正压效应的结果。在CO_2浓度升高全球变暖的背景下,溢流水的密度成为影响MOC强度的主导因子,而不是溢流水的强度。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P731

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王召民;;大西洋热盐环流与气候突变[J];气候变化研究进展;2007年01期
2 邢超;任猛章;罗宏;;热盐环流方程全局弱解的存在性[J];数学物理学报;2018年02期
3 雷建华;气候变化与热盐环流[J];地理教育;2004年05期
4 冯士筰;大洋风生——热盐环流模型[J];山东海洋学院学报;1979年02期
5 万修全,鲍献文,吴德星,姜华;渤海夏季潮致-风生-热盐环流的数值诊断计算[J];海洋与湖沼;2004年01期
6 张勤涛;何幼桦;唐一鸣;;用分层理论研究热盐环流运动方程组的稳定性(英文)[J];Journal of Shanghai University(English Edition);2007年04期
7 孙国栋;穆穆;段晚锁;王强;彭飞;;条件非线性最优扰动(CNOP):简介与数值求解[J];气象科技进展;2016年06期
8 张福颖;郭品文;程军;倪东鸿;张春莹;;不同热盐环流平均强度下北大西洋气候响应的差异[J];大气科学学报;2012年06期
9 王绍武;;全新世北大西洋冷事件[J];气候变化研究进展;2008年06期
10 王绍武;闻新宇;黄建斌;;五帝时代(距今6-4千年)中国的气候[J];中国历史地理论丛;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 冯士筰;;论渤、黄、东海环流动力学[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(上册)[C];1999年
2 陈卫;陆日宇;董步文;;热盐环流对ENSO与南亚夏季风相互作用的影响[A];“海洋动力过程与天气、气候变化”联合学术年会论文摘要集[C];2009年
3 雷坤;孙文心;;黄、东海环流的数值研究[A];第八届全国海岸河口学术研讨会暨海岸河口理事会议论文摘要集[C];2004年
4 王庆业;;棉兰老潜流结构与输运的季节变化:HYCOM结果[A];第五届全国青年计算物理学术交流会论文摘要[C];2008年
5 王杰;周尚哲;;“8.2ka BP冷事件”的研究现状及进展[A];中国地理学会2004年学术年会暨海峡两岸地理学术研讨会论文摘要集[C];2004年
6 尚晓东;卢著敏;谢晓辉;徐驰;;海洋湍流与海洋混合研究及其进展[A];第八届全国实验流体力学学术会议论文集[C];2010年
7 董崇志;宋海斌;黄兴辉;拜阳;;基于地震海洋学的海水混合参数估计研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 游雪晴;20年后英国:另一个西伯利亚?[N];科技日报;2004年
2 徐海李洁尉;大洋热盐环流理论获得新突破[N];中国海洋报;2008年
3 崔濛;印尼“贯穿流”水温比预想的低[N];中国气象报;2003年
4 北京大学物理学院大气科学系教授王绍武 副教授朱锦红;古气候留下的痕迹[N];中国气象报;2003年
5 卫人;风雪中是否依稀看到了《后天》的影子[N];中国经济导报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 牟林;不同CO_2浓度情景下热盐环流的演变[D];中国海洋大学;2007年
2 文江辉;扩散过程在若干交叉领域中的理论及应用[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 邢超;热盐环流方程的渐近理论[D];四川师范大学;2017年
2 吴晓刚;风应力对热盐环流(THC)非线性稳定性与平衡态转移的影响[D];中国科学院研究生院(大气物理研究所);2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026