stringtranslate.com

Антарктическая донная вода

В Южном океане АДВ образуется в результате охлаждения поверхностных вод в полыньях .

Антарктическая донная вода ( AABW ) — тип водной массы в Южном океане, окружающем Антарктиду, с температурой от −0,8 до 2 °C (35 °F) и абсолютной соленостью от 34,6 до 35,0 г/кг. [1] Как самая плотная водная масса океанов, AABW занимает диапазон глубин ниже 4000 м всех океанических бассейнов, имеющих связь с Южным океаном на этом уровне. [2] AABW образует нижнюю ветвь крупномасштабного движения в мировых океанах посредством термохалинной циркуляции .

AABW формируется вблизи поверхности в прибрежных полыньях вдоль побережья Антарктиды, [3] где высокие темпы образования морского льда зимой приводят к уплотнению поверхностных вод за счет отторжения рассола . [4] Поскольку водная масса формируется вблизи поверхности, она отвечает за обмен большим количеством тепла и газов с атмосферой. [5] AABW имеет высокое содержание кислорода относительно остальной части глубинных вод океанов, но со временем оно истощается. Эта вода опускается в четырех различных регионах вокруг границ континента и образует AABW; этот процесс приводит к вентиляции глубокого океана или абиссальной вентиляции . [6]

Формирование и обращение

Антарктическая донная вода образуется в морях Уэдделла и Росса , у берега Адели и у мыса Дарнли из поверхностной воды, охлаждающейся в полыньях и под шельфовым ледником . [7] Важным фактором, способствующим образованию антарктической донной воды, является холодный поверхностный ветер, дующий с Антарктического континента. [8] Поверхностные ветры относят морской лед от побережья, создавая полыньи, которые открывают водную поверхность холодной атмосфере зимой, что еще больше способствует образованию большего количества морского льда. Антарктические прибрежные полыньи образуют до 10% от общего морского льда Южного океана за один сезон, [9] что составляет около 2000 км 3 морского льда. [10] Поверхностная вода обогащается солью из-за образования морского льда и охлаждается из-за воздействия холодной атмосферы зимой, что увеличивает плотность этой водной массы. Из-за своей повышенной плотности она образует переливы вниз по антарктическому континентальному склону и продолжается на север вдоль дна. Это самая плотная вода в открытом океане, которая лежит под другими донными и промежуточными водами на большей части южного полушария. Донная вода моря Уэдделла является самым плотным компонентом донной воды Антарктики.

Основным источником воды для формирования AABW является теплая морская водная масса, известная как циркумполярная глубокая вода (ЦГВ; соленость > 35 г/кг и потенциальная температура > 0 o C). [11] Эти теплые водные массы охлаждаются прибрежными полыньями, образуя более плотную ААБВ. [12] Прибрежные полыньи, которые образуют ААБВ, помогают предотвратить проникновение теплых водных масс ЦГВ к основанию шельфовых ледников, [13] таким образом защищая шельфовые ледники от усиленного базального таяния из-за потепления океана. В таких областях, как море Амундсена, где активность прибрежной полыньи снизилась до такой степени, что образование плотной воды затруднено, [14] соседние шельфовые ледники начали отступать и могут оказаться на грани краха. [15]

Данные свидетельствуют о том, что производство донной воды в Антарктике в течение голоцена (последние 10 000 лет) не находится в устойчивом состоянии; [16] то есть места производства донной воды смещаются вдоль границы Антарктики в течение десятилетий или столетий по мере изменения условий существования полыней . Например, откол ледника Мерца , который произошел 12–13 февраля 2010 года, резко изменил среду для производства донной воды, сократив экспорт до 23% в районе Земли Адели . [17] Данные из кернов осадочных пород, содержащих слои косослойных осадков, указывающие на фазы более сильных донных течений, собранных на шельфе Мак-Робертсона [18] и Земле Адели [19], свидетельствуют о том, что они снова «включались» и «выключались» как важные места производства донной воды за последние несколько тысяч лет.

Антарктический донный поток воды в экваториальной части Атлантического океана

Атлантический океан

Канал Вима, глубокая впадина в поднятии Рио-Гранде в Южной Атлантике на 31°18′ ю.ш. 39°24′ з.д. / 31,3° ю.ш. 39,4° з.д. / -31,3; -39,4 , является важным каналом для антарктической донной воды и донной воды моря Уэдделла, мигрирующих на север. [20] Достигнув экватора , около трети текущей на север антарктической донной воды попадает в Гвианскую котловину, в основном через южную половину Экваториального канала на 35° з.д. Другая часть рециркулирует, и часть ее течет через зону разлома Романш в восточную Атлантику. [21]

В Гвианской котловине, к западу от 40° з.д., наклонный рельеф и сильное, направленное на восток глубокое западное пограничное течение могут помешать антарктической донной воде течь на запад: таким образом, она должна повернуть на север на восточном склоне возвышенности Сеара. На 44° з.д., к северу от возвышенности Сеара, антарктическая донная вода течет на запад во внутреннюю часть котловины. Большая часть антарктической донной воды попадает в восточную Атлантику через зону разлома Вима . [21]

Пути антарктических донных вод

Индийский океан

В Индийском океане , Крозе-Кергеленский проход позволяет антарктическим донным водам двигаться к экватору. Это движение на север составляет 2,5  Св . Антарктическим донным водам требуется 23 года, чтобы достичь Крозе-Кергеленского прохода. [22] К югу от Африки антарктические донные воды текут на север через впадину Агульяс , а затем на восток через пролив Агульяс и через южные окраины плато Агульяс , а затем в Мозамбикскую впадину. [23]

Изменение климата

Изменение климата и последующее таяние Южного ледяного щита замедлили формирование AABW, и это замедление, вероятно, продолжится. Полное прекращение формирования AABW возможно уже к 2050 году. [24] Это прекращение будет иметь драматические последствия для циркуляции океана и глобальных погодных условий. [ необходима цитата ]

Потенциал нарушения AABW

Увеличение вторжения теплой циркумполярной глубинной воды в сочетании с усиленным таянием базального слоя шельфового льда может повлиять на формирование плотных шельфовых вод. [25] Для того, чтобы поверхностная вода стала глубокой, она должна быть очень холодной и соленой. Большая часть формирования глубоководных вод происходит из-за отторжения рассола, когда отложенная вода является чрезвычайно соленой и холодной, что делает ее чрезвычайно плотной. Усиленное таяние льда, которое произошло с начала 2000-х годов, создало период более пресной воды между 2011 и 2015 годами в придонной воде. [26] Это было отчетливо распространено в придонных водах Антарктиды вблизи Западной Антарктиды , в первую очередь в районе моря Уэдделла . [26]

Хотя опреснение AABW скорректировалось за последние несколько лет [ когда? ] с уменьшением таяния льда, потенциал для большего таяния льда в будущем все еще представляет угрозу. [26] При потенциальном увеличении таяния льда на достаточно экстремальных уровнях, это может оказать серьезное влияние на способность формирования глубоководной морской воды. Хотя это создаст замедление, упомянутое выше, оно также может создать дополнительное потепление. Увеличенная стратификация, исходящая от более пресных и теплых вод, уменьшит циркуляцию донного и глубоководного пространства и увеличит потоки теплой воды вокруг Антарктиды. [25] Устойчиво более теплые поверхностные воды только увеличат уровень таяния льда, стратификацию и замедление циркуляции и формирования AABW. Кроме того, без присутствия этих более холодных вод, вызывающих отторжение рассола, который откладывается в AABW, в конечном итоге может больше не быть формирования донной воды вокруг Антарктиды. [25] Это повлияет не только на Антарктиду, поскольку AABW играет важную роль в формировании придонных вод и глубоководной циркуляции, которая доставляет кислород в глубоководные районы и является основным поглотителем углерода . Без этих связей глубоководные районы резко изменятся, что может привести к краху целых глубоководных сообществ. [25]

Однако некоторые исследования показывают, что формирование WSBW в море Уэдделла в основном обусловлено изменениями морского льда, вызванными ветром, и что увеличение образования морского льда с лихвой компенсирует таяние ледяных щитов, сводя к минимуму влияние таяния антарктических ледников на WSBW. [27]

Ссылки

  1. ^ Шмидт, Кристина; Моррисон, Адель К.; Ингланд, Мэтью Х. (17 июня 2023 г.). «Межгодовая изменчивость формирования придонных вод Антарктики, обусловленная ветром и морским льдом». Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). Bibcode : 2023JGRC..12819774S. doi : 10.1029/2023JC019774 . S2CID  259468175.
  2. ^ "AMS Glossary of Meteorology, Antarctic Bottom Water". Американское метеорологическое общество . Получено 29 июня 2023 г.
  3. ^ Портела, Эстер; Ринтул, Стивен Р.; Херраис-Боррегеро, Лора; Роке, Фабьен; Бестли, Софи; ван Вейк, Эсми; Тамура, Такеши; Макмахон, Клайв Р.; Гине, Кристоф; Харкорт, Роберт; Хинделл, Марк А. (декабрь 2022 г.). «Контроль над формированием плотных шельфовых вод в четырех восточно-антарктических полыньях». Журнал геофизических исследований: океаны . 127 (12). Bibcode : 2022JGRC..12718804P. doi : 10.1029/2022JC018804. ISSN  2169-9275.
  4. ^ Осима, Кей И.; Фукамати, Ясуси; Уильямс, Гай Д.; Нихаши, Сохи; Роке, Фабьен; Китаде, Юджиро; Тамура, Такеши; Хирано, Дайсуке; Эрраис-Боррегеро, Лаура; Филд, Иэн; Хинделл, Марк; Аоки, Сигэру; Вакацучи, Масааки (март 2013 г.). «Производство придонных вод Антарктики в результате интенсивного образования морского льда в полынье мыса Дарнли». Природа Геонауки . 6 (3): 235–240. Бибкод : 2013NatGe...6..235O. дои : 10.1038/ngeo1738. ISSN  1752-0908.
  5. ^ Ренфрю, Ян А.; Кинг, Джон К.; Маркус, Торстен (июнь 2002 г.). «Прибрежные полыньи в южной части моря Уэдделла: Изменчивость бюджета поверхностной энергии». Журнал геофизических исследований: Океаны . 107 (C6): 3063. Bibcode : 2002JGRC..107.3063R. doi : 10.1029/2000JC000720. ISSN  0148-0227.
  6. ^ Ганн, Кэтрин Л.; Ринтул, Стивен Р.; Инглэнд, Мэтью Х.; Боуэн, Мелисса М. (июнь 2023 г.). «Недавнее сокращение абиссального опрокидывания и вентиляции в Австралийском Антарктическом бассейне». Nature Climate Change . 13 (6): 537–544. Bibcode : 2023NatCC..13..537G. doi : 10.1038/s41558-023-01667-8 .
  7. ^ Талли, Линн (1999). «Некоторые аспекты переноса тепла в океане мелководными, промежуточными и глубокими опрокидывающими циркуляциями». Механизмы глобального изменения климата в масштабах тысячелетия . Серия геофизических монографий. Том 112. С. 1–22. Bibcode : 1999GMS...112....1T. doi : 10.1029/GM112p0001. ISBN 0-87590-095-X.
  8. ^ Массом, Р.; Майкл, К.; Харрис, ПТ; Поттер, М.Дж. (1998). «Распределение и процессы формирования полыней скрытого тепла в Восточной Антарктиде». Annals of Glaciology . 27 : 420–426. Bibcode : 1998AnGla..27..420M. doi : 10.3189/1998aog27-1-420-426 .
  9. ^ Тамура, Такеши; Ошима, Кей И.; Нихаши, Сохей (апрель 2008 г.). «Картографирование образования морского льда для прибрежных полыней Антарктики». Geophysical Research Letters . 35 (7). Bibcode : 2008GeoRL..35.7606T. doi : 10.1029/2007GL032903. ISSN  0094-8276.
  10. ^ Тамура, Такеши; Ошима, Кей И.; Фрейзер, Александр Д.; Уильямс, Гай Д. (май 2016 г.). «Изменчивость производства морского льда в прибрежных полыньях Антарктики». Журнал геофизических исследований: Океаны . 121 (5): 2967–2979. Bibcode : 2016JGRC..121.2967T. doi : 10.1002/2015JC011537. ISSN  2169-9275.
  11. ^ Моррисон, AK; Хогг, A. Макк.; Инглэнд, MH; Спенс, P. (май 2020 г.). «Теплый циркумполярный глубоководный транспорт в направлении Антарктиды, вызванный местным экспортом плотной воды в каньоны». Science Advances . 6 (18): eaav2516. Bibcode :2020SciA....6.2516M. doi :10.1126/sciadv.aav2516. ISSN  2375-2548. PMC 7195130 . PMID  32494658. 
  12. ^ Уильямс, Г. Д.; Херраис-Боррегеро, Л.; Роке, Ф.; Тамура, Т.; Ошима, КИ; Фукамачи, И.; Фрейзер, А. Д.; Гао, Л.; Чен, Х.; Макмахон, К. Р.; Харкорт, Р.; Хинделл, М. (2016-08-23). ​​«Подавление образования антарктических донных вод за счет таяния шельфовых ледников в заливе Прюдс». Nature Communications . 7 (1): 12577. Bibcode :2016NatCo...712577W. doi :10.1038/ncomms12577. ISSN  2041-1723. PMC 4996980 . PMID  27552365. 
  13. ^ Нараянан, Адитья; Жилль, Сара Т.; Мазлофф, Мэтью Р.; дю Плесси, Марсель Д.; Мурали, К.; Роке, Фабьен (июнь 2023 г.). «Зональное распределение скоростей трансформации циркумполярных глубинных вод и их связь с теплосодержанием на антарктических шельфах». Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). Bibcode : 2023JGRC..12819310N. doi : 10.1029/2022JC019310. ISSN  2169-9275.
  14. ^ Мурман, Рут; Томпсон, Эндрю Ф.; Уилсон, Эрл А. (2023-08-28). «Прибрежные полыньи обеспечивают переходы между высокими и низкими скоростями таяния шельфового ледника Западной Антарктиды». Geophysical Research Letters . 50 (16). Bibcode : 2023GeoRL..5004724M. doi : 10.1029/2023GL104724 . ISSN  0094-8276.
  15. ^ Naughten, Kaitlin A.; Holland, Paul R.; De Rydt, Jan (ноябрь 2023 г.). «Неизбежное будущее увеличение таяния шельфовых ледников Западной Антарктиды в течение двадцать первого века». Nature Climate Change . 13 (11): 1222–1228. Bibcode : 2023NatCC..13.1222N. doi : 10.1038/s41558-023-01818-x . ISSN  1758-6798.
  16. ^ Брокер, WS; Пикок, SL; Уокер, S.; Вайс, R.; Фарбах, E.; Шредер, M.; Миколаевич, U.; Хайнце, C.; Ки, R.; Пэн, T.-H.; Рубин, S. (1998). «Как много глубокой воды образуется в Южном океане?». Журнал геофизических исследований: Океаны . 103 (C8): 15833–15843. Bibcode : 1998JGR...10315833B. doi : 10.1029/98JC00248 .
  17. ^ Кусахара, Казуя; Хасуми, Хироясу; Уильямс, Гай Д. (2011). «Влияние откола языка ледника Мерц на формирование и экспорт плотной воды». Nature Communications . 2 (1): 159. Bibcode : 2011NatCo...2..159K. doi : 10.1038/ncomms1156 . PMID  21245840.
  18. ^ Харрис, ПТ (2000). «Рябь перекрёстно-слоистых осадков на шельфе Восточной Антарктиды: свидетельство эпизодического образования придонной воды в голоцене?». Морская геология . 170 (3–4): 317–330. Bibcode : 2000MGeol.170..317H. doi : 10.1016/s0025-3227(00)00096-7.
  19. ^ Harris, PT; Brancolini, G.; Armand, L.; Busetti, M.; Beaman, RJ; Giorgetti, G.; Prestie, M.; Trincardi, F. (2001). «Отложения дрейфа континентального шельфа указывают на неустойчивое состояние образования донной воды в Антарктике в голоцене». Marine Geology . 179 (1–2): 1–8. Bibcode : 2001MGeol.179....1H. doi : 10.1016/s0025-3227(01)00183-9.
  20. ^ "AMS Glossary, Vema Channel". Американское метеорологическое общество . Получено 20.02.2012 .[ постоянная мертвая ссылка ]
  21. ^ ab Rhein, Monika ; Stramma, Lothar; Krahmann, Gerd (1998). "Распространение антарктической придонной воды в тропической Атлантике" (PDF) . Deep-Sea Research Part I . 45 (4–5): 507–527. Bibcode :1998DSRI...45..507R. CiteSeerX 10.1.1.571.6529 . doi :10.1016/S0967-0637(97)00030-7 . Получено 14.02.2012 . 
  22. ^ Haine, TWN; Watson, AJ; Liddicoat, MI; Dickson, RR (1998). «Поток антарктической придонной воды в юго-западную часть Индийского океана, оцененный с использованием CFC». Journal of Geophysical Research . 103 (C12): 27637–27653. Bibcode : 1998JGR...10327637H. doi : 10.1029/98JC02476 .
  23. ^ Uenzelmann-Neben, G.; Huhn, K. (2009). «Осадочные отложения на южной континентальной окраине Южной Африки: оползание против неосаждения или эрозии океаническими течениями?» (PDF) . Marine Geology . 266 (1–4): 65–79. Bibcode :2009MGeol.266...65U. doi :10.1016/j.margeo.2009.07.011 . Получено 1 апреля 2015 г. .
  24. ^ Хансен, Джеймс; Сато, Макико; Харти, Пол; Руди, Рето; Келли, Максвелл; Массон-Дельмотт, Валери; Рассел, Гэри; Целиудис, Джордж; Као, Джунджи (2016-03-22). «Таяние льда, повышение уровня моря и суперштормы: доказательства из палеоклиматических данных, моделирования климата и современных наблюдений, что глобальное потепление на 2 °C может быть опасным». Атмосферная химия и физика . 16 (6): 3761–3812. arXiv : 1602.01393 . Bibcode : 2016ACP....16.3761H. doi : 10.5194/acp-16-3761-2016 . ISSN  1680-7324. S2CID  9410444.
  25. ^ abcd Сильвано, А., Ринтул, SR, Пенья-Молино, Б., Хоббс, WR, ван Вейк, Э., Аоки, С., ... и Уильямс, ГД (2018). Опреснение талой ледниковой водой усиливает таяние шельфовых ледников и уменьшает образование антарктической донной воды. Science advances, 4(4), eaap9467.
  26. ^ abc Аоки, С., Ямазаки, К., Хирано, Д., Кацумата, К., Шимада, К., Китаде, И., ... и Мурасе, Х. (2020). Изменение тенденции опреснения антарктических донных вод в Австралийско-Антарктическом бассейне в течение 2010-х годов. Научные отчеты, 10(1), 1-7.
  27. ^ Чжоу, Шэньцзе; Мейерс, Эндрю Дж.С.; Мередит, Майкл П.; Абрахамсен, Э. Повл; Холланд, Пол Р.; Сильвано, Алессандро; Салле, Жан-Батист; Остерхус, Свейн (12 июня 2023 г.). «Замедление экспорта придонных вод Антарктики, вызванное климатическими ветрами и изменениями морского льда». Природа Изменение климата . 13 (7): 701–709. Бибкод : 2023NatCC..13..701Z. дои : 10.1038/s41558-023-01695-4 . HDL : 11250/3084548 . ISSN  1758-6798.