Североатлантическая глубокая вода ( NADW ) — это глубокая водная масса , образованная в северной части Атлантического океана . Термохалинная циркуляция (правильно описываемая как меридиональная опрокидывающая циркуляция) мировых океанов включает поток теплых поверхностных вод из южного полушария в северную часть Атлантического океана. Вода, текущая на север, модифицируется за счет испарения и смешивания с другими водными массами, что приводит к повышению солености. Когда эта вода достигает Северной Атлантики, она охлаждается и погружается за счет конвекции из-за пониженной температуры и повышенной солености, что приводит к повышению плотности. NADW — это отток этого толстого глубокого слоя, который можно обнаружить по его высокой солености, высокому содержанию кислорода, минимумам питательных веществ, высокому 14 C/ 12 C, [1] и хлорфторуглеродам (ХФУ). [2]
ХФУ — это антропогенные вещества, которые попадают на поверхность океана в результате газообмена с атмосферой. Этот особый состав позволяет проследить его путь, поскольку он смешивается с циркумполярной глубокой водой (CDW), которая, в свою очередь, заполняет глубины Индийского океана и часть южной части Тихого океана . NADW и его формирование имеют важное значение для Атлантической меридиональной опрокидывающей циркуляции (AMOC), которая отвечает за транспортировку большого количества воды, тепла, соли, углерода, питательных веществ и других веществ из тропической Атлантики в средние и высокие широты Атлантики. [3]
В модели конвейерной ленты термохалинной циркуляции мировых океанов погружение NADW тянет воды североатлантического дрейфа на север. Однако это почти наверняка упрощение фактической связи между образованием NADW и силой Гольфстрима / североатлантического дрейфа. [4]
Температура северо-восточной части Тихого океана составляет 2–4 °C, соленость — 34,9–35,0 psu. Она залегает на глубине от 1500 до 4000 м.
Северо-Атлантическое водное течение представляет собой комплекс из нескольких водных масс, образованных глубокой конвекцией и перетоком плотной воды через Гренландско-Исландско-Шотландский хребет. [5]
Верхние слои формируются глубокой конвекцией открытого океана в зимний период. Вода Лабрадорского моря (LSW), образующаяся в море Лабрадор , может достигать глубины 2000 м, поскольку плотная вода опускается вниз. Производство классической воды Лабрадорского моря (CLSW) зависит от предварительной подготовки воды в море Лабрадор с предыдущего года и силы Североатлантического колебания (NAO). [5]
Во время положительной фазы NAO существуют условия для развития сильных зимних штормов. Эти штормы опресняют поверхностные воды, а их ветры усиливают циклонический поток, что позволяет более плотным водам опускаться. В результате температура, соленость и плотность изменяются ежегодно. В некоторые годы эти условия отсутствуют, и CLSW не формируется. CLSW имеет характерную потенциальную температуру 3 °C, соленость 34,88 psu и плотность 34,66. [5]
Другим компонентом LSW является вода Верхнего Лабрадорского моря (ULSW). ULSW формируется при плотности ниже, чем CLSW, и имеет максимум CFC между 1200 и 1500 м в субтропической Северной Атлантике. Водовороты холодного менее соленого ULSW имеют схожую плотность теплой соленой воды и текут вдоль DWBC, но сохраняют свои высокие CFC. Водовороты ULSW быстро разрушаются, поскольку они смешиваются сбоку с этой теплой соленой водой. [5]
Нижняя водная масса NADW формируется из перелива хребта Гренландия-Исландия-Шотландия. Это переливная вода Исландии-Шотландии (ISOW) и переливная вода Датского пролива (DSOW). Переливы представляют собой комбинацию плотной воды Северного Ледовитого океана (18%), измененной атлантической воды (32%) и промежуточной воды из северных морей (20%), которые увлекаются и смешиваются с другими водными массами (составляя 30%), когда они текут через хребет Гренландия-Исландия-Шотландия. [7]
Формирование обеих этих вод включает преобразование теплых, соленых, текущих на север поверхностных вод в холодные, плотные, глубокие воды за хребтом Гренландия-Исландия-Шотландия. Поток воды из Северо-Атлантического течения попадает в Северный Ледовитый океан через Норвежское течение , которое разделяется на пролив Фрама и ветвь Баренцева моря . [8] Вода из пролива Фрама рециркулирует, достигая плотности DSOW, опускается и течет в сторону Датского пролива. Вода, впадающая в Баренцево море, питает ISOW.
ISOW входит в восточную часть Северной Атлантики через Исландско-Шотландский хребет через канал Фарерской банки на глубине 850 м, при этом часть воды течет по более мелководному Исландско-Фарерскому поднятию. ISOW имеет низкие концентрации ХФУ, и на основании этих концентраций было подсчитано, что ISOW находится за хребтом в течение 45 лет. [5] Поскольку вода течет на юг на дне канала, она увлекает за собой окружающую воду восточной части Северной Атлантики и течет в западную часть Северной Атлантики через зону разлома Чарли-Гиббса , увлекая за собой LSW. Эта вода менее плотная, чем DSOW, и лежит над ней, поскольку она течет циклонически в бассейне Ирмингера.
DSOW — самая холодная, плотная и пресная водная масса NADW. DSOW формируется за хребтом, протекающим через Датский пролив на глубине 600 м. Наиболее значимой водной массой, вносящей вклад в DSOW, является арктическая промежуточная вода (AIW). [9] Зимнее охлаждение и конвекция позволяют AIW опускаться и собираться за Датским проливом. Верхний AIW имеет большое количество антропогенных трассеров из-за его воздействия атмосферы. Сигнатура трития и ХФУ AIW наблюдается в DSOW у основания континентального склона Гренландии. Это также показало, что DSOW, текущий на 450 км к югу, был не старше 2 лет. [5] Как DSOW, так и ISOW обтекают бассейн Ирмингера и море Лабрадор в глубоком пограничном течении. Покидая Гренландское море с 2,5 Св , его поток увеличивается до 10 Св к югу от Гренландии. Это холодная и относительно пресная вода, которая течет ниже 3500 м в западном поясе Атлантического океана и распространяется вглубь глубоких атлантических бассейнов.
Распространение NADW на юг вдоль Глубокого Западного Пограничного Течения (DWBC) можно проследить по его высокому содержанию кислорода, высокому содержанию CFC и плотности. [10]
ULSW является основным источником верхнего NADW. ULSW адвектирует на юг из моря Лабрадор в небольших водоворотах, которые смешиваются с DWBC. Максимум CFC, связанный с ULSW, наблюдался вдоль 24° с.ш. в DWBC на высоте 1500 м. [10] Часть верхнего ULSW рециркулирует в Гольфстрим, а часть остается в DWBC. Высокие CFC в субтропиках указывают на рециркуляцию в субтропиках. [5]
ULSW, который остается в DWBC, разбавляется по мере его движения к экватору. Глубокая конвекция в море Лабрадор в конце 1980-х и начале 1990-х годов привела к CLSW с более низкой концентрацией CFC из-за нисходящего перемешивания. Конвекция позволила CFC проникнуть глубже вниз до 2000 м. Эти минимумы можно было отслеживать, и они впервые были обнаружены в субтропиках в начале 1990-х годов. [5]
ISOW и DSOW текут вокруг бассейна Ирмингера, а DSOW входит в DWBC. Это две нижние части NADW. Другой максимум CFC наблюдается на высоте 3500 м в субтропиках из-за вклада DSOW в NADW. [10] Часть NADW рециркулирует с северным круговоротом. К югу от круговорота NADW течет под Гольфстримом, где он продолжается вдоль DWBC, пока не достигнет другого круговорота в субтропиках.
Нижняя североатлантическая глубинная вода (LNADW), берущая начало в Гренландском и Норвежском морях, приносит высокую соленость, концентрацию кислорода и фреона в направлении впадины Романш , экваториальной зоны разлома в Срединно-Атлантическом хребте (MAR). Находясь на глубине около 3600–4000 м (11 800–13 100 футов), LNADW течет на восток через впадину над антарктической донной водой — впадина является единственным отверстием в MAR, где возможен межбассейновый обмен для этих двух водных масс. [11]
Считается, что формирование глубинных вод Северной Атлантики в прошлом временами резко сокращалось (например, во время позднего дриаса или событий Хайнриха ), и что это может быть связано с уменьшением силы Гольфстрима и североатлантического дрейфа, что в свою очередь охлаждало климат северо-западной Европы .
Есть опасения, что глобальное потепление может привести к тому, что это произойдет снова. Также предполагается, что во время последнего ледникового максимума NADW была заменена аналогичной водной массой, которая занимала меньшую глубину, известную как ледниковая североатлантическая промежуточная вода. [12]
