北大西洋深层水课件

IAP/LASG，中国科学院4Jan2008《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》周天军E-mail:zhoutj@第十讲大洋热盐环流/staff/ztj/index_c.htmIAP/LASG，中国科学院4Jan2001全球增暖：难以忽视的真相全球增暖：难以忽视的真相2BBC：全球变暖大骗局？BBC：全球变暖大骗局？3电影《后天》剧照电影《后天》剧照4明天之后：冰冷的世界明天之后：冰冷的世界5政府间气候变化科学委员会（IPCC）

科学评估报告政府间气候变化科学委员会（IPCC）

科学评估报告6戈尔和IPCC共获2007年度诺贝尔和平奖Pachauri戈尔和IPCC共获2007年度诺贝尔和平奖Pachauri7北大西洋深层水课件8《后天》引发的科学疑问什么是大洋热盐环流？热盐环流在气候系统中的作用如何？过去：地球气候记录中的热盐环流档案《后天》中所描述的情景过去发生过吗?现在：今天的热盐环流监测将来：全球变暖对热盐环流有何影响？《后天》引发的科学疑问什么是大洋热盐环流？9热盐环流基础知识热盐环流的气候作用热盐环流的数值模拟主要内容利用耦合模式开展气候变率研究的范例热盐环流基础知识主要内容利用耦合模式开展气候变率研究的范例10Broecker,1991？Broecker,1991？11热盐环流基础知识

大洋水团的区分和深层水团的形成大西洋与太平洋深层洋流的区别热盐环流与大洋环流输送带热盐环流基础知识12－Watermass:abodyofwaterwithacommonformationhistory

(Tomczak&Godfrey);

－源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体（中国大百科全书，海洋卷）－Surfacewater:0-200m

Centralwater:

tothebottomofmainthermocline

Intermediatewater:

to1500m

Deepwater:

waterbelowintermediatewaterbutnotincontactwiththebottom,toadepthof

about4000m

Bottomwater:

waterincontactwiththeseabed大洋水团的区分和深层水团的形成－Watermass:abodyofwaterw13－南极底层水

AABW

(AantarcticBottomWater)

－北大西洋深层水

NADW

(NorthAtlanticDeepWater)－南极中层水

AAIW(AAIW:AntarcticIntermediateWater)

大洋主要水团的分布－南极底层水大洋主要水团的分布14大洋地形与洋中脊分布大洋地形与洋中脊分布15大洋主要水团的源地(Englandetal.2004)大洋主要水团的源地(Englandetal.2004)16海洋中的深对流只发生少数边缘海海洋中的深对流只发生少数边缘海17

T-S分布:区分水团的有效手段(Tomczak&Godfrey,2001)T-S分布:区分水团的有效手段(Tomczak&Godf18南半球三大洋T-S分布之比较A:AtlanticOcean(41°S)I:IndianOcean(32°S,70°E)P:PacificOcean(43°S,120°W)NADW:高盐IDW:

NADWadvectedintoIndOCNPDW:MixingofAABW,NADW,AAIW(Tomczak&Godfrey,2001)南半球三大洋T-S分布之比较A:AtlanticOc19T－STemperatureSalinityDiagrams

atthesurfaceT－STemperatureSalinityDiagra20T－STemperatureSalinityat150meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat15021T－STemperatureSalinityat500meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat50022T－STemperatureSalinityat1000meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat10023T－STemperatureSalinityat3000meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat30024太平洋底层、深层水团太平洋底层、深层水团25大洋深层水团的年龄Broecker,1985（痕量同位素示踪技术）

大洋深层水团的年龄Broecker,1985（痕量同位素示26太平洋盐度和含氧量分布FromCraigetal.(1981).最年老的水团：1000yrsAABW太平洋盐度和含氧量分布FromCraigetal.(27大西洋底层、深层水团大西洋底层、深层水团28大西洋水团分布大西洋水团分布29小结：热盐环流基础知识

－大洋水团的区分和深层水团的形成温度和盐度分布，是区分大洋特定水团特征的主要物理指标大西洋、太平洋、印度洋的水团温盐特征不同全球大洋最为重要的两个水团是北大西洋深层水（NADW)和南极底层水（AABW)小结：热盐环流基础知识温度和盐度分布，是区分大洋特定水团特30大西洋与太平洋深层洋流有别北太平洋高纬海域没有深层水形成研究热盐环流，为何重点关注大西洋？大西洋与太平洋深层洋流有别研究热盐环流，为何重点关注大西洋？31北太平洋为何没有深层水团形成？北太平洋32年平均淡水通量E-P（cm/a)（周天军，张学洪等，1999）北太平洋表层比北大西洋要淡得多，T-S曲线已经说明这一点;原因在于水汽收支？大洋表层盐度（psu)AfterLevitus年平均淡水通量E-P（cm/a)（周天军，张学洪等，199933北大西洋深层水课件34水通量收支盈余、亏损有别是太平洋、大西洋环流有别的重要原因之一三大洋水汽收支的定量估计(Zhouetal.1999)水通量收支盈余、亏损有别是太平洋、大西洋环流有别的重要原因之35热盐环流基础知识

－大西洋与太平洋深层洋流的区别研究热盐环流，重点关注北大西洋北大西洋的水龄，比北太平洋要年轻得多北太平洋深层水主要是高龄水水份收支有别，使得北大西洋高纬比北太平洋要咸得多，表层海水密度大，有利于表层水下沉、发生对流，和深层的交换增强热盐环流基础知识研究热盐环流，重点关注北大西洋36热盐环流和大洋环流输送带热盐环流和大洋环流输送带37热盐环流的定义来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环流形成的根本原因。受海面风的应力作用产生的海流，称作风生流；由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度和盐度变化，导致密度分布不均匀形成的热力学海流，因为海水的密度主要由温度和盐度决定，所以这种由密度梯度驱动的深层洋流，被称为“温盐流”（或热盐流）。风生流和温盐流的作用区域有所区别，前者限于大洋的上层和中层，即在密度跃层以上，后者则主要集中在大洋深层。全球大洋10%的水体受风生流影响，90%的水体受热盐流影响。

T.Garrison《Oceanography》

热盐环流的定义来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环38（Schmitz,1995）两层热盐环流输送带示意图站在南极大陆鸟瞰大洋环流（Schmitz,1995）两层热盐环流输送带示意图站在南39热盐环流是大洋环流输送带的重要组成部分实际大洋中风生流和热盐流没有严格界限（thedensitygradientaresetupprimarilybythewind).关于热盐环流的研究，重点是大西洋热盐环流，又称“大西洋经向翻转环流”关于热盐环流的几点共识热盐环流是大洋环流输送带的重要组成部分关于热盐环流的几点共识40大西洋经圈环流

(热盐环流THC)

AtlanticMeridionalOverturningCirculationTheflowintegratedzonallyintheAtlanticocean;NADWAABWTheGulfStreamdominatesthemassfluxintheupperoceanandisclearlypartoftheMOC.Wunsch(2002)大西洋经圈环流(热盐环流THC)Atlanti41如何度量热盐环流的强度？如何度量热盐环流的强度？42经圈‘翻转’流函数经圈‘翻转’流函数43L30T63模拟的全球和大西洋纬向积分经圈流函数AABWNADW(Jinetal,1999)L30T63模拟的全球和大西洋纬向积分经圈流函数AABWN44全球大洋纬向平均温度L30T63观测结果(Jinetal,1999)全球大洋纬向平均温度L30T63观测结果(Jinetal45第一节热盐环流基础知识热盐环流是由密度梯度驱动的深层洋流热盐环流是大洋环流输送带的主要组成部分研究热盐环流重点关注大西洋大西洋热盐环流实际指大西洋经圈环流（MOC)，包括北大西洋深层水NADW的南传、以及南极底层水AABW的北侵，表层的湾流也是其重要组成部分数值模式中利用海盆纬向积分经圈流函数表示热盐环流的总体输送特征第一节热盐环流基础知识热盐环流是由密度梯度驱动的深层洋流46IAP/LASG，中国科学院4Jan2008《大洋环流和海气相互作用的数值模拟》周天军E-mail:zhoutj@第十讲大洋热盐环流/staff/ztj/index_c.htmIAP/LASG，中国科学院4Jan20047全球增暖：难以忽视的真相全球增暖：难以忽视的真相48BBC：全球变暖大骗局？BBC：全球变暖大骗局？49电影《后天》剧照电影《后天》剧照50明天之后：冰冷的世界明天之后：冰冷的世界51政府间气候变化科学委员会（IPCC）

科学评估报告政府间气候变化科学委员会（IPCC）

科学评估报告52戈尔和IPCC共获2007年度诺贝尔和平奖Pachauri戈尔和IPCC共获2007年度诺贝尔和平奖Pachauri53北大西洋深层水课件54《后天》引发的科学疑问什么是大洋热盐环流？热盐环流在气候系统中的作用如何？过去：地球气候记录中的热盐环流档案《后天》中所描述的情景过去发生过吗?现在：今天的热盐环流监测将来：全球变暖对热盐环流有何影响？《后天》引发的科学疑问什么是大洋热盐环流？55热盐环流基础知识热盐环流的气候作用热盐环流的数值模拟主要内容利用耦合模式开展气候变率研究的范例热盐环流基础知识主要内容利用耦合模式开展气候变率研究的范例56Broecker,1991？Broecker,1991？57热盐环流基础知识

大洋水团的区分和深层水团的形成大西洋与太平洋深层洋流的区别热盐环流与大洋环流输送带热盐环流基础知识58－Watermass:abodyofwaterwithacommonformationhistory

(Tomczak&Godfrey);

－源地和形成机制相近，具有相对均匀的物理、化学和生物特征及大体一致的变化趋势，而与周围海水存在明显差异的宏大水体（中国大百科全书，海洋卷）－Surfacewater:0-200m

Centralwater:

tothebottomofmainthermocline

Intermediatewater:

to1500m

Deepwater:

waterbelowintermediatewaterbutnotincontactwiththebottom,toadepthof

about4000m

Bottomwater:

waterincontactwiththeseabed大洋水团的区分和深层水团的形成－Watermass:abodyofwaterw59－南极底层水

AABW

(AantarcticBottomWater)

－北大西洋深层水

NADW

(NorthAtlanticDeepWater)－南极中层水

AAIW(AAIW:AntarcticIntermediateWater)

大洋主要水团的分布－南极底层水大洋主要水团的分布60大洋地形与洋中脊分布大洋地形与洋中脊分布61大洋主要水团的源地(Englandetal.2004)大洋主要水团的源地(Englandetal.2004)62海洋中的深对流只发生少数边缘海海洋中的深对流只发生少数边缘海63

T-S分布:区分水团的有效手段(Tomczak&Godfrey,2001)T-S分布:区分水团的有效手段(Tomczak&Godf64南半球三大洋T-S分布之比较A:AtlanticOcean(41°S)I:IndianOcean(32°S,70°E)P:PacificOcean(43°S,120°W)NADW:高盐IDW:

NADWadvectedintoIndOCNPDW:MixingofAABW,NADW,AAIW(Tomczak&Godfrey,2001)南半球三大洋T-S分布之比较A:AtlanticOc65T－STemperatureSalinityDiagrams

atthesurfaceT－STemperatureSalinityDiagra66T－STemperatureSalinityat150meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat15067T－STemperatureSalinityat500meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat50068T－STemperatureSalinityat1000meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat10069T－STemperatureSalinityat3000meterwaterdepthT－STemperatureSalinityat30070太平洋底层、深层水团太平洋底层、深层水团71大洋深层水团的年龄Broecker,1985（痕量同位素示踪技术）

大洋深层水团的年龄Broecker,1985（痕量同位素示72太平洋盐度和含氧量分布FromCraigetal.(1981).最年老的水团：1000yrsAABW太平洋盐度和含氧量分布FromCraigetal.(73大西洋底层、深层水团大西洋底层、深层水团74大西洋水团分布大西洋水团分布75小结：热盐环流基础知识

－大洋水团的区分和深层水团的形成温度和盐度分布，是区分大洋特定水团特征的主要物理指标大西洋、太平洋、印度洋的水团温盐特征不同全球大洋最为重要的两个水团是北大西洋深层水（NADW)和南极底层水（AABW)小结：热盐环流基础知识温度和盐度分布，是区分大洋特定水团特76大西洋与太平洋深层洋流有别北太平洋高纬海域没有深层水形成研究热盐环流，为何重点关注大西洋？大西洋与太平洋深层洋流有别研究热盐环流，为何重点关注大西洋？77北太平洋为何没有深层水团形成？北太平洋78年平均淡水通量E-P（cm/a)（周天军，张学洪等，1999）北太平洋表层比北大西洋要淡得多，T-S曲线已经说明这一点;原因在于水汽收支？大洋表层盐度（psu)AfterLevitus年平均淡水通量E-P（cm/a)（周天军，张学洪等，199979北大西洋深层水课件80水通量收支盈余、亏损有别是太平洋、大西洋环流有别的重要原因之一三大洋水汽收支的定量估计(Zhouetal.1999)水通量收支盈余、亏损有别是太平洋、大西洋环流有别的重要原因之81热盐环流基础知识

－大西洋与太平洋深层洋流的区别研究热盐环流，重点关注北大西洋北大西洋的水龄，比北太平洋要年轻得多北太平洋深层水主要是高龄水水份收支有别，使得北大西洋高纬比北太平洋要咸得多，表层海水密度大，有利于表层水下沉、发生对流，和深层的交换增强热盐环流基础知识研究热盐环流，重点关注北大西洋82热盐环流和大洋环流输送带热盐环流和大洋环流输送带83热盐环流的定义来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环流形成的根本原因。受海面风的应力作用产生的海流，称作风生流；由于海面受热冷却不均、蒸发降水不匀所产生的温度和盐度变化，导致密度分布不均匀形成的热力学海流，因为海水的密度主要由温度和盐度决定，所以这种由密度梯度驱动的深层洋流，被称为“温盐流”（或热盐流）。风生流和温盐流的作用区域有所区别，前者限于大洋的上层和中层，即在密度跃层以上，后者则主要集中在大洋深层。全球大洋10%的水体受风生流影响，90%的水体受热盐流影响。

T.Garrison《Oceanography》

热盐环流的定义来自海表的风应力、热通量和淡水通量强迫是大洋环84（Schmitz,1995）两层热盐环流输送带示意图站在南极