stringtranslate.com

Придонная вода Антарктики

ААДВ образуется в Южном океане в результате остывания поверхностных вод в полыньях .

Придонная вода Антарктики ( AABW ) — это 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] Обнаружено, что AABW, самая плотная водная масса океанов, занимает диапазон глубин ниже 4000 м во всех океанских бассейнах, которые имеют связь с Южным океаном на этом уровне. [2] ААДВ образует нижнюю ветвь крупномасштабного движения в Мировом океане посредством термохалинной циркуляции .

AABW формируется у поверхности в прибрежных полыньях вдоль береговой линии Антарктиды [3] , где высокие темпы образования морского льда в зимний период приводят к уплотнению поверхностных вод за счет отвода рассола . [4] Поскольку водная масса образуется вблизи поверхности, она отвечает за обмен большого количества тепла и газов с атмосферой. [5] AABW имеет высокое содержание кислорода по сравнению с остальными глубокими водами океана, но со временем оно истощается. Эта вода опускается в четырех различных регионах по краям континента и образует AABW; этот процесс приводит к вентиляции глубин океана, или абиссальной вентиляции . [6]

Формирование и обращение

Антарктические придонные воды образуются в морях Уэдделла и Росса , у побережья Адели и у мыса Дарнли в результате остывания поверхностных вод в полыньях и под шельфовым ледником . [7] Важным фактором, способствующим образованию придонных вод Антарктики, является холодный приземный ветер, дующий с антарктического континента. [8] Приземные ветры относят морской лед от побережья, создавая полыньи, которые зимой открывают водную поверхность для холодной атмосферы, что еще больше способствует образованию большего количества морского льда. Прибрежные полыньи Антарктики образуют до 10% всего морского льда Южного океана в течение одного сезона, [9] что составляет около 2000 км 3 объема морского льда. [10] Поверхностные воды обогащаются солью из-за образования морского льда и охлаждаются из-за воздействия холодной атмосферы зимой, что увеличивает плотность этой водной массы. Из-за повышенной плотности он образует разливы вниз по антарктическому материковому склону и продолжается на север по дну. Это самая плотная вода в открытом океане, и она лежит в основе других придонных и промежуточных вод на большей части южного полушария. Донная вода моря Уэдделла — самый плотный компонент придонной воды Антарктики.

Основным источником воды для формирования ААДВ 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 AABW. [12] Прибрежные полыньи, образующие AABW, помогают предотвратить проникновение теплых водных масс CDW к основанию шельфовых ледников, [13] тем самым защищая шельфовые ледники от усиленного базального таяния из-за потепления океана. В таких районах, как море Амундсена, где активность прибрежных полыний снизилась до такой степени, что образование плотной воды затруднено, [14] соседние шельфовые ледники начали отступать и могут оказаться на грани коллапса. [15]

Имеющиеся данные указывают на то, что производство придонных вод Антарктики в голоцене (последние 10 000 лет) не находится в стабильном состоянии; [16] , то есть места образования придонных вод смещаются вдоль окраины Антарктики в течение десятилетий или столетий по мере изменения условий существования полыней . Например, откалывание ледника Мерца, произошедшее 12–13 февраля 2010 г., резко изменило условия производства подземной воды, сократив экспорт до 23% в районе Земли Адели. [17] Данные кернов отложений, содержащих слои косослоистых отложений, указывающие на фазы более сильных придонных течений, собранные на шельфе Мак.Робертсона [18] и Земле Адели [19], позволяют предположить, что они включались и выключались. снова как важные места производства донных вод за последние несколько тысяч лет.

Поток придонных вод Антарктики в экваториальной Атлантике

Атлантический океан

Канал Вема, глубокая впадина на возвышенности Рио-Гранде в Южной Атлантике на координатах 31 ° 18' ю.ш., 39 ° 24' з.д.  /  31,3 ° ю.ш., 39,4 ° з.д.  / -31,3; -39,4 , является важным каналом для придонных вод Антарктики и донных вод моря Уэдделла, мигрирующих на север. [20] Достигнув экватора , около одной трети текущих на север придонных вод Антарктики попадает в Гвианский бассейн, 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 Гвианском бассейне, к западу от 40° з.д., наклонный рельеф и сильное глубокое западное пограничное течение, идущее на восток, могут препятствовать течению придонных вод Антарктики на запад: поэтому им приходится повернуть на север на восточном склоне поднятия Сеара. На 44° з.д., к северу от поднятия Сеара, придонные воды Антарктики текут на запад во внутреннюю часть бассейна. Большая часть придонных вод Антарктики поступает в восточную Атлантику через зону разлома Вема . [21]

Пути движения придонных вод Антарктики

Индийский океан

В Индийском океане разрыв Крозе-Кергелен позволяет придонным водам Антарктики двигаться к экватору. Это движение на север составляет 2,5  Зв . Антарктическим донным водам требуется 23 года, чтобы достичь разрыва Крозе-Кергелен. [22] К югу от Африки придонные воды Антарктики текут на север через бассейн Агульяс , а затем на восток через пролив Агульяс и через южные окраины плато Агульяс , откуда они переносятся в бассейн Мозамбика. [23]

Изменение климата

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

Потенциал нарушения AABW

Увеличенное вторжение теплых циркумполярных глубинных вод в сочетании с усиленным таянием оснований шельфового ледника может повлиять на образование плотных шельфовых вод. [25] Чтобы поверхностные воды стали глубокими, они должны быть очень холодными и солеными. Большая часть глубоководных пластов образуется в результате отвода рассола, где отложенная вода чрезвычайно соленая и холодная, что делает ее чрезвычайно плотной. Увеличение таяния льда, произошедшее с начала 2000-х годов, привело к появлению периода более пресной воды в придонных водах в период с 2011 по 2015 год. [26] Это отчетливо распространено в придонных водах Антарктики вблизи Западной Антарктиды, прежде всего в районе моря Уэдделла. [26]

Хотя за последние несколько лет опреснение AABW скорректировалось уменьшением таяния льда, потенциал дальнейшего таяния льда в будущем все еще представляет угрозу. [26] Поскольку потенциальное увеличение таяния льда на достаточно экстремальных уровнях может оказать серьезное влияние на способность образовываться глубоководная морская вода. Хотя это приведет к замедлению темпов роста экономики, о котором говорилось выше, это также может привести к дополнительному потеплению. Усиление стратификации, происходящее из более пресных и теплых вод, уменьшит придонную и глубоководную циркуляцию и увеличит потоки теплых вод вокруг Антарктиды. [25] Устойчивое потепление поверхностных вод приведет только к увеличению уровня таяния льда, стратификации и замедлению циркуляции и формирования AABW. Кроме того, без присутствия более холодных вод, вызывающих отбросы рассола, которые откладываются в AABW, в конечном итоге может больше не образовываться придонная вода вокруг Антарктиды. [25] Это повлияет не только на Антарктиду, поскольку AABW играет важную роль в формировании придонных вод и глубоководной циркуляции, которая откладывает кислород в глубокое море и является основным поглотителем углерода . Без этих связей глубоководные районы радикально изменятся, что может привести к коллапсу целых глубоководных сообществ. [25]

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

Рекомендации

  1. ^ Шмидт, Кристина; Моррисон, Адель К.; Англия, Мэтью Х. (17 июня 2023 г.). «Межгодовая изменчивость формирования придонных вод Антарктики, вызванная ветром и морским льдом». Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). дои : 10.1029/2023JC019774 . S2CID  259468175.
  2. ^ "Глоссарий метеорологии AMS, придонные воды Антарктики" . Американское метеорологическое общество . Проверено 29 июня 2023 г.
  3. ^ Портела, Эстер; Ринтул, Стивен Р.; Эрраис-Боррегеро, Лаура; Роке, Фабьен; Бестли, Софи; ван Вейк, Эсми; Тамура, Такеши; МакМахон, Клайв Р.; Гине, Кристоф; Харкорт, Роберт; Хинделл, Марк А. (декабрь 2022 г.). «Контроль за образованием плотных шельфовых вод в четырех восточно-антарктических полыньях». Журнал геофизических исследований: Океаны . 127 (12). дои : 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 антарктических придонных вод в результате интенсивного образования морского льда в полынье мыса Дарнли». Природа Геонауки . 6 (3): 235–240. дои : 10.1038/ngeo1738. ISSN  1752-0908.
  5. ^ Ренфрю, Ян А.; Кинг, Джон К.; Маркус, Торстен (июнь 2002 г.). «Прибрежные полынья в южной части моря Уэдделла: изменчивость баланса поверхностной энергии». Журнал геофизических исследований: Океаны . 107 (С6). дои : 10.1029/2000JC000720. ISSN  0148-0227.
  6. ^ Ганн, Кэтрин Л.; Ринтул, Стивен Р.; Англия, Мэтью Х.; Боуэн, Мелисса М. (июнь 2023 г.). «Недавнее уменьшение абиссального опрокидывания и вентиляции в Австралийском антарктическом бассейне». Природа Изменение климата . 13 (6): 537–544. дои : 10.1038/s41558-023-01667-8 .
  7. ^ Тэлли, Линн (1999). «Некоторые аспекты переноса тепла в океане мелководными, средними и глубокими опрокидывающими циркуляциями». Механизмы глобального изменения климата в тысячелетних временных масштабах . Серия геофизических монографий. Том. 112. стр. 1–22. Бибкод : 1999GMS...112....1T. дои : 10.1029/GM112p0001. ISBN 0-87590-095-Х.
  8. ^ Мэссом, Р.; Майкл, К.; Харрис, ПТ; Поттер, MJ (1998). «Распространение и процессы формирования полыней скрытого тепла в Восточной Антарктиде». Анналы гляциологии . 27 : 420–426. Бибкод : 1998AnGla..27..420M. дои : 10.3189/1998aog27-1-420-426 .
  9. ^ Тамура, Такеши; Осима, Кей И.; Нихаши, Сохи (апрель 2008 г.). «Картирование производства морского льда в прибрежных полыньях Антарктики». Письма о геофизических исследованиях . 35 (7). дои : 10.1029/2007GL032903. ISSN  0094-8276.
  10. ^ Тамура, Такеши; Осима, 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. дои : 10.1002/2015JC011537. ISSN  2169-9275.
  11. ^ Моррисон, АК; Хогг, А. МакК.; Англия, Миннесота; Спенс, П. (май 2020 г.). «Теплый циркумполярный глубоководный транспорт в сторону Антарктиды, вызванный местным экспортом густой воды в каньонах». Достижения науки . 6 (18). doi : 10.1126/sciadv.aav2516. ISSN  2375-2548. ПМЦ 7195130 . ПМИД  32494658. 
  12. ^ Уильямс, Джорджия; Эрраис-Боррегеро, Л.; Роке, Ф.; Тамура, Т.; Осима, Ки; Фукамати, Ю.; Фрейзер, AD; Гао, Л.; Чен, Х.; МакМахон, ЧР; Харкорт, Р.; Хинделл, М. (23 августа 2016 г.). «Подавление образования придонных вод Антарктики путем таяния шельфовых ледников в заливе Прюдс». Природные коммуникации . 7 (1): 12577. doi : 10.1038/ncomms12577. ISSN  2041-1723. ПМЦ 4996980 . 
  13. ^ Нараянан, Адитья; Гилле, Сара Т.; Мазлофф, Мэтью Р.; дю Плесси, Марсель Д.; Мурали, К.; Роке, Фабьен (июнь 2023 г.). «Зональное распределение скоростей трансформации циркумполярных глубоководных вод и его связь с теплосодержанием на антарктических шельфах». Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). дои : 10.1029/2022JC019310. ISSN  2169-9275.
  14. ^ Мурман, Рут; Томпсон, Эндрю Ф.; Уилсон, Эрл А. (28 августа 2023 г.). «Прибрежные полынья способствуют переходу между высокими и низкими скоростями таяния шельфового ледника Западной Антарктики». Письма о геофизических исследованиях . 50 (16). дои : 10.1029/2023GL104724 . ISSN  0094-8276.
  15. ^ Нотен, Кейтлин А.; Холланд, Пол Р.; Де Ридт, Ян (ноябрь 2023 г.). «Неизбежное будущее увеличение таяния шельфового ледника Западной Антарктики в XXI веке». Природа Изменение климата . 13 (11): 1222–1228. дои : 10.1038/s41558-023-01818-x . ISSN  1758-6798.
  16. ^ Брокер, WS; Пикок, СЛ; Уокер, С.; Вайс, Р.; Фарбах, Э.; Шредер, М.; Миколайевич, У.; Хайнце, К.; Ки, Р.; Пэн, Т.-Х.; Рубин, С. (1998). «Сколько глубокой воды образуется в Южном океане?». Журнал геофизических исследований: Океаны . 103 (С8): 15833–15843. Бибкод : 1998JGR...10315833B. дои : 10.1029/98JC00248 .
  17. ^ Кусахара, Казуя; Хасуми, Хироясу; Уильямс, Гай Д. (2011). «Влияние отела языка ледника Мерца на образование и экспорт плотной воды». Природные коммуникации . 2 (1): 159. Бибкод : 2011NatCo...2..159K. дои : 10.1038/ncomms1156 . ПМИД  21245840.
  18. ^ Харрис, PT (2000). «Рябь поперечно-слоистых отложений на восточно-антарктическом шельфе: свидетельства эпизодического образования придонных вод в голоцене?». Морская геология . 170 (3–4): 317–330. Бибкод : 2000MGeol.170..317H. дои : 10.1016/s0025-3227(00)00096-7.
  19. ^ Харрис, PT; Бранколини, Дж.; Арманд, Л.; Бусетти, М.; Биман, Р.Дж.; Джорджетти, Г.; Прести, М.; Тринкарди, Ф. (2001). «Дрейфовые отложения на континентальном шельфе указывают на нестационарное состояние производства придонных вод Антарктики в голоцене». Морская геология . 179 (1–2): 1–8. Бибкод : 2001MGeol.179....1H. дои : 10.1016/s0025-3227(01)00183-9.
  20. ^ "Глоссарий AMS, канал Vema" . Американское метеорологическое общество . Проверено 20 февраля 2012 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  21. ^ Аб Рейн, Моника ; Страмма, Лотар; Краманн, Герд (1998). «Распространение придонных вод Антарктики в тропической Атлантике» (PDF) . Глубоководные исследования . Часть I. 45 (4–5): 507–527. Бибкод : 1998DSRI...45..507R. CiteSeerX 10.1.1.571.6529 . дои : 10.1016/S0967-0637(97)00030-7 . Проверено 14 февраля 2012 г. 
  22. ^ Хейн, TWN; Уотсон, Эй Джей; Лиддикоат, Мичиган; Диксон, Р.Р. (1998). «Поток придонных вод Антарктики в юго-западную часть Индийского океана оценен с использованием ХФУ». Журнал геофизических исследований . 103 (С12): 27637–27653. Бибкод : 1998JGR...10327637H. дои : 10.1029/98JC02476 .
  23. ^ Уэнзельманн-Небен, Г.; Хун, К. (2009). «Осадочные отложения на южной окраине континента Южной Африки: падение или отсутствие отложения или эрозия океаническими течениями?» (PDF) . Морская геология . 266 (1–4): 65–79. Бибкод :2009МГеол.266...65У. дои : 10.1016/j.margeo.2009.07.011 . Проверено 1 апреля 2015 г.
  24. ^ Хансен, Джеймс; Сато, Макико; Сердечный, Пол; Руди, Рето; Келли, Максвелл; Массон-Дельмотт, Валери; Рассел, Гэри; Целиудис, Георгий; Цао, Цзюньджи (22 марта 2016 г.). «Таяние льда, повышение уровня моря и суперштормы: данные палеоклимата, климатическое моделирование и современные наблюдения свидетельствуют о том, что глобальное потепление на 2 ° C может быть опасным». Химия и физика атмосферы . 16 (6): 3761–3812. arXiv : 1602.01393 . Бибкод : 2016ACP....16.3761H. дои : 10.5194/acp-16-3761-2016 . ISSN  1680-7324. S2CID  9410444.
  25. ^ abcd Сильвано, А., Ринтул, С.Р., Пенья-Молино, Б., Хоббс, В.Р., ван Вейк, Э., Аоки, С., ... и Уильямс, Г.Д. (2018). Опреснение талой ледниковой водой усиливает таяние шельфовых ледников и уменьшает образование придонных вод Антарктики. Прогресс науки, 4(4), eaap9467.
  26. ^ abc Аоки, С., Ямазаки, К., Хирано, Д., Кацумата, К., Симада, К., Китаде, Ю., ... и Мурасе, Х. (2020). Изменение тенденции опреснения антарктических придонных вод Австрало-Антарктического бассейна в 2010-е годы. 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. дои : 10.1038/s41558-023-01695-4 . ISSN  1758-6798.