Океанский круговорот

Обзор

Океанская циркуляция охватывает турбулентное смешивание в сантиметровом масштабе, круговороты бассейна и глобальную систему опрокидывания. Поверхностные ветры управляют токами, которые отклоняются вращения Земли .В отличие друг друга по температуре и солености создают градиенты плотности Плотная вода, образованные в высоких широтах может потонуть и распространиться через глубокий океан перед возвращением к поверхности.

Технические основы

Крупномасштабное движение океана следует за сохранением импульса, массы и тепла под вращение. Вдали от границ горизонтальные градиенты давления могут сбалансировать силу Кориолиса, создавая геотрофический поток. Ветровой скручивание приводит к транспортированности Sverdrup в интерьерах бассейна, а узкие западные пограничные течения замыкают циркуляцию гир через фрикционные и нелинейных процессов. Потеря плавучести в высоких широтах образует плотные воды, а диапикальное смешивание позволяет глубоководным слоям пересекать поверхности плотности. Мезомасштабные вихри передают тепло, соль и импульсы; они часто противостоят среднему опрокидыванию от ветра.

Как это работает

Ветровое напряжение передает импульс в верхний океан и генерирует транспорт Экмана, конвергенцию. Градиенты давления и эффект Кориолиса поддерживают приблизительно геострофические токи. Внутренне водные массы следуют путям, сформированным топографией и смешиванием; приливы-отливы обеспечивают энергию для возвращения глубокой воды вверх.

Методы измерения и исследования

Наблюдения сочетают спутниковую альтиметрию, температуру поверхности моря и гравитацию с дрейфующими поплавками. швартовки; судовые участки Арго профилирует температуру и соленость через верхний океан, в то время как специализированные поплавки расширяют выборку на глубокие районы. Измерители тока и акустические приборы измеряют скорость; временные индикаторов ограничивает возраст вентиляции. Системы оценки состояния ассимилируют неоднородные данные в динамические модели. Бюджеты на тепло и пресноводные ресурсы требуют тщательной обработки эталонных уровней, неразрешенных псевдонимов смешивания или отбора проб особенно там где в транспорте доминируют узкие течения либо периодически возникающая конвекция.

Ключевые идеи

• Глобальная опрокидная циркуляция представляет собой соединенный трехмерный поток, а не единую жесткую конвейерную ленточку.
• Тепловой транспорт зависит как от средних токов, так и переменных вихрей.
• Соленость, морской лед и осадки влияют на плотность входного воздействия пресной воды наряду с температурой.

Современные исследовательские границы

Исследования изучают изменения в Атлантическом опрокидывании циркуляции, подъеме Южного океана . сдвиги пограничных токов и поглощение океанами антропогенного тепла Модели с высоким разрешением разрешают больше вихрей, но остаются ограниченными при их обработке мелкомасштабного смешивания и взаимодействия ледяных океанов. Палеоклиматические прокси-серверы расширяют доказательства за пределы инструментальных записей, хотя датирование и интерпретация добавляем неопределенности. Прогнозы все чаще объединяют ансамбли, основанные на физике с машинным обучением для параметризации и реконструкции данных. Обнаружение вынужденной тенденции требует отделения ее от десятилетней изменчивости и признания того, что различные наблюдательные индексы могут представлять разные части трехмерной циркуляции.

Почему это важно

Циркуляция смягчает региональный климат, вентилирует глубокий океан и контролирует доступ к питательным веществам. Он также определяет, как быстро антропогенное тепло и углекислый газ проникают в океан.

Пределы и открытыые вопросы

Отдельные наблюдения и внутренняя изменчивость затрудняют оценку долгосрочных тенденций. Пресноводное воздействие и потепление могут изменить опрокидывание, но региональные последствия зависят от атмосферных обратных связей . вихри (вспышки), смешивания или разрешения модели вместо одного индекса циркуляции крови