Антарктическая промежуточная вода (AAIW) — это холодная, относительно малосоленая водная масса , встречающаяся в основном на промежуточных глубинах в Южном океане . AAIW формируется на поверхности океана в зоне антарктической конвергенции или, как ее чаще называют, зоне антарктического полярного фронта . Эта зона конвергенции обычно расположена между 50° ю. ш. и 60° ю. ш., поэтому именно здесь формируется почти вся AAIW.
AAIW — уникальная водная масса , поскольку она представляет собой тонущую водную массу с умеренно низкой соленостью, в отличие от большинства тонущих водных масс, которые имеют относительно высокую соленость. Этот минимум солености, уникальный для AAIW, можно распознать по всему Южному океану на глубинах от 700 до 1200 метров. Типичные значения температуры для AAIW составляют 3–7 °C, а соленость — 34,2–34,4 psu при первоначальном формировании. Из-за вертикального перемешивания на промежуточных глубинах в Южном океане соленость медленно повышается по мере продвижения на север. Типичная плотность воды AAIW составляет от 1026,82 кг/м 3 до 1027,43 кг/м 3 . [1] Толщина AAIW сильно варьируется между местом ее формирования и ее самой северной границей.
Образование AAIW можно объяснить очень просто через процесс переноса Экмана и расхождение и схождение водных масс. Ветры над Антарктидой называются полярными восточными ветрами , где ветры дуют с востока на запад. Это создает против часовой стрелки поверхностное течение вблизи побережья Антарктиды, называемое Антарктическим прибрежным течением. Перемещение Экмана заставляет воду толкать влево от поверхностного движения в Южном полушарии. Таким образом, это направленное на запад прибрежное течение в Антарктиде будет толкать воду в сторону Антарктиды. [2]
В то же время существует сильное течение к северу от Антарктического прибрежного течения, называемое Антарктическим циркумполярным течением (ACC), созданное сильными западными ветрами в этом регионе, которое течет по часовой стрелке вокруг Антарктиды. Опять же, перенос Экмана будет толкать эту воду влево от поверхностного движения, то есть от Антарктиды. Поскольку вода недалеко от берега Антарктиды отталкивается и попадает в Антарктиду, это приводит к региону Антарктической дивергенции. Здесь происходит подъем глубинных вод Северной Атлантики (NADW). NADW холодный и довольно соленый. Как только NADW поднимается на поверхность, часть его отклоняется в сторону Антарктиды, становится холоднее и опускается обратно вниз как антарктическая донная вода . [2]
Вода NADW также отклоняется от Антарктиды, когда она поднимается. Эта отклоненная вода движется на север (к экватору), и в то же время постоянные осадки (расположение вблизи полярных минимумов ~60° ю.ш.) вместе с притоком талой воды уменьшают соленость исходной NADW. Поскольку соленость NADW изменилась настолько, что она по существу утратила все свои уникальные характеристики, чтобы быть NADW, эта распространяющаяся на север поверхностная вода теперь называется Антарктической поверхностной водой (AASW). Кроме того, движение AASW на север получило некоторое количество тепла из атмосферы, тем самым немного увеличив температуру. [2] [3]
Когда эта вода достигает между 50°S и 60°S, она сталкивается с зоной антарктической конвергенции . В этой точке субантарктические воды, которые характеризуются как гораздо более теплые, чем антарктические воды, находятся к северу от антарктического полярного фронта, а антарктические воды — к югу от антарктического полярного фронта. Этот регион называется зоной антарктической конвергенции/антарктическим полярным фронтом из-за резких градиентов как температуры, так и солености (особенно температуры) между антарктическими водами и субантарктическими водами. Это также регион сильного вертикального перемешивания. [2] [4] Важно отметить, что эта зона конвергенции возникает не просто потому, что субантарктическая вода течет на юг, а AASW течет на север, а из-за конвергенции Экмана.
Как только распространяющаяся на север антарктическая поверхностная вода достигает зоны антарктической конвергенции, она начинает тонуть, поскольку она плотнее субантарктической воды на севере, но менее плотная, чем антарктическая вода на юге. Затем эта вода называется AAIW. Тонущая AAIW оказывается зажатой между субантарктической водой (выше), которая намного теплее, но более соленая, и NADW (ниже), которая холодная и довольно соленая. [5] [6]
В течение многих лет вышеупомянутое формирование AAIW считалось единственным процессом формирования. Недавние исследования показали, что существуют некоторые доказательства того, что некоторая часть воды субантарктического режима способна проникать через субантарктический фронт (фронтальная область, разделяющая полярную фронтальную зону от субантарктической зоны) и становиться доминирующим источником AAIW, а не AASW. Из-за сложности получения наблюдений в этой очень коварной области это исследование теории смешивания вод субантарктического режима все еще разрабатывается, но существует множество доказательств для ее включения в формирование AAIW. [7] [8] Важно отметить, что крупнейший источник формирования AAIW находится к юго-западу от южной оконечности Южной Америки.
Интересной характеристикой AAIW является то, как далеко он простирается на север. Минимумы солености, связанные с AAIW, можно увидеть в промежуточных водах (~1000 м) до 20° с.ш. на север, со следовыми количествами до 60° с.ш. Это, безусловно, самая большая распространяющаяся промежуточная вода из всех промежуточных водных масс океана. Она продолжается на север, пока не встретится с другими промежуточными водными массами (например, AIW ). [9] Движение AAIW преимущественно идет на север из-за переноса объема Экмана, в основном направленного таким образом. Когда AAIW изначально формируется, ACC способен переносить AAIW во все океанические бассейны, поскольку ACC течет по часовой стрелке вокруг Антарктиды без наземных границ.