北歐海溢流源區(qū)的水文特征及溢流水輸送形式研究.pdf

1、北歐海作為聯(lián)系北大西洋和北冰洋的紐帶，在全球氣候系統(tǒng)中占有重要地位。高溫高鹽的大西洋水受到地形和海氣相互作用的影響，在格陵蘭海通過(guò)冷卻對(duì)流過(guò)程下沉形成高密度水。該水體向南輸送，在格陵蘭海-蘇格蘭海脊以深層溢流的形式進(jìn)入北大西洋深層補(bǔ)充北大西洋深層水，對(duì)全球大尺度海洋環(huán)流和氣候系統(tǒng)產(chǎn)生重要影響。深入理解北歐海的溢流過(guò)程有助于更好地預(yù)測(cè)北極地中海對(duì)氣候變化的影響和響應(yīng)。
　　北歐海的對(duì)流和溢流過(guò)程具有較長(zhǎng)的研究歷史，但是兩者之間的聯(lián)系

2、尚不完全清楚。本文圍繞這一科學(xué)問(wèn)題，利用2014年北歐?？疾斓玫降母呖臻g分辨率數(shù)據(jù)研究了北歐海內(nèi)形成格陵蘭-蘇格蘭海脊溢流（簡(jiǎn)稱(chēng)溢流）的途徑和機(jī)制，提出了格陵蘭?！耙患?jí)溢流”的概念，初步構(gòu)建了北歐海內(nèi)“一級(jí)溢流”驅(qū)動(dòng)北歐海南部溢流的理論框架。針對(duì)溫鹽數(shù)據(jù)僅表征密度的影響，并不能完全分離實(shí)際流動(dòng)中密度場(chǎng)和風(fēng)應(yīng)力各自作用的缺點(diǎn)，本文研究了北歐海的比容高度，并將其與海表面高度數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較，得到了密度場(chǎng)決定的流場(chǎng)的啟示。
　　格陵蘭海的

3、水體密度較大，其具有的較高的勢(shì)能驅(qū)使該水體向其他海域擴(kuò)散，其形式類(lèi)似于格陵蘭-蘇格蘭海脊的溢流，因此可以認(rèn)為北歐海存在兩級(jí)溢流，而格陵蘭海流出的水體形成了北歐海內(nèi)部的“一級(jí)溢流”?！耙患?jí)溢流”受到地形的約束，只能在特定位置發(fā)生，其中揚(yáng)馬延水道是該流動(dòng)最主要的通道，而莫恩海脊上的縫隙也可能產(chǎn)生間歇性地流動(dòng)。該流動(dòng)通過(guò)兩種方式貢獻(xiàn)于溢流。格陵蘭海略高溫高鹽的中層水通過(guò)揚(yáng)馬延水道后沿?fù)P馬延海脊向南流動(dòng)，直接貢獻(xiàn)于溢流;上層的低溫低鹽水在跨過(guò)莫

4、恩海脊后積聚在挪威海盆北部，形成一個(gè)小的“冷水庫(kù)”。該“冷水庫(kù)”上層200米的水體逐漸變性，可能最終加入到挪威海的大西洋水中，200-300米的水體在鋒面附近潛沉進(jìn)入挪威海300-600米，形成了一個(gè)龐大的“冷水庫(kù)”。該“冷水庫(kù)”高密度水所具有的較大的重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)大量水體向南流動(dòng)，形成溢流。該“冷水庫(kù)”的形成得益于挪威海北部的鋒面分布。揚(yáng)馬延鋒位于挪威海盆西側(cè)，僅限于300米以上，而分離挪威海盆和羅弗敦海盆大西洋水的挪威海流鋒主要分布于

5、300-600米的深度。該鋒面分布結(jié)構(gòu)有利于格陵蘭海上層冷而淡的水體以等密度混合的形式長(zhǎng)驅(qū)直入進(jìn)入挪威海內(nèi)部，形成“冷水庫(kù)”。600米以下的水體由于密度太大不能直接形成溢流，該水體在動(dòng)力條件約束下在各個(gè)海盆之間進(jìn)行交換，構(gòu)成了溢流水的底部支撐。
　　利用EN3數(shù)據(jù)集計(jì)算了北歐海1993-2010年的比容高度，發(fā)現(xiàn)北歐海的平均比容高度呈現(xiàn)海盆中央低，挪威沿岸高的態(tài)勢(shì)，這種分布態(tài)勢(shì)與北歐海的流場(chǎng)密切相關(guān)。通過(guò)比較北歐海的比容高度異常與