Głębokie wody Północnego Atlantyku - North Atlantic Deep Water

Głębina Północnego Atlantyku jest uważana za jeden z kilku możliwych punktów krytycznych w systemie klimatycznym .

Głęboka Woda Północnoatlantycka ( NADW ) to masa głębinowa utworzona w Północnym Atlantyku . Cyrkulacja termohalinowa (właściwie opisana jako południkowa cyrkulacja wywracająca) oceanów na świecie polega na przepływie ciepłych wód powierzchniowych z półkuli południowej do północnego Atlantyku. Woda płynąca na północ ulega modyfikacji poprzez parowanie i mieszanie się z innymi masami wody, co prowadzi do wzrostu zasolenia. Kiedy ta woda dociera do Północnego Atlantyku, ochładza się i opada w wyniku konwekcji, ze względu na obniżoną temperaturę i zwiększone zasolenie, co skutkuje zwiększeniem gęstości. NADW to odpływ tej grubej głębokiej warstwy, który można wykryć dzięki wysokiemu zasoleniu, wysokiej zawartości tlenu, minimom składników odżywczych, wysokim 14 C/ 12 C i chlorofluorowęglowodorom (CFC).

CFC to substancje antropogeniczne, które przedostają się na powierzchnię oceanu w wyniku wymiany gazowej z atmosferą. Ta wyraźna kompozycja pozwala wyśledzić jej drogę, ponieważ miesza się z Circumpolar Deep Water (CDW), która z kolei wypełnia głęboki Ocean Indyjski i część Południowego Pacyfiku . NADW i jego formowanie są niezbędne dla Atlantyckiej Cyrkulacji Wywrócenia Południka (AMOC), która jest odpowiedzialna za transport dużych ilości wody, ciepła, soli, węgla, składników odżywczych i innych substancji z Atlantyku Tropikalnego na Atlantyk Środkowy i Wysoki.

W modelu pasa transmisyjnego termohalinowej cyrkulacji oceanów na świecie, zatonięcie NADW powoduje, że wody Północnego Atlantyku dryfują na północ. Jest to jednak prawie na pewno nadmierne uproszczenie rzeczywistego związku między formacją NADW a siłą dryfu Prądu Zatokowego /Północnego Atlantyku.

NADW ma temperaturę 2-4 °C z zasoleniem 34,9-35,0 psu na głębokości od 1500 do 4000m.

Formacja i źródła

NADW to kompleks kilku mas wodnych utworzonych w wyniku głębokiej konwekcji, a także przelewania się gęstej wody przez Grzbiet Grenlandii-Islandii-Szkocji.

Schematy cyrkulacji w Północnym Oceanie Atlantyckim. Zimna, gęsta woda jest pokazana na niebiesko, płynąca na południe z wyższych szerokości geograficznych, podczas gdy ciepła, mniej gęsta woda, pokazana na czerwono, płynie na północ od niskich szerokości geograficznych.

Górne warstwy są tworzone przez konwekcję w głębokim otwartym oceanie podczas zimy. Woda Morska Labradorów (LSW), utworzona w Morzu Labradorskim, może osiągnąć głębokość 2000 m, gdy gęsta woda opada w dół. Produkcja klasycznej wody morskiej Labradorów (CLSW) jest uzależniona od wstępnego uzdatniania wody w Morzu Labradorskim z poprzedniego roku oraz siły Oscylacji Północnoatlantyckiej .

Podczas pozytywnej fazy NAO istnieją warunki do rozwoju silnych sztormów zimowych. Burze te odświeżają wody powierzchniowe, a ich wiatry zwiększają przepływ cyklonowy, co pozwala na opadanie gęstszych wód. W rezultacie temperatura, zasolenie i gęstość zmieniają się co roku. W niektórych latach warunki te nie istnieją i CLSW nie powstaje. CLSW ma charakterystyczną temperaturę potencjalną 3°C, zasolenie 34,88 psu i gęstość 34,66.

Kolejnym składnikiem LSW jest Woda Morska Górnego Labradoru (ULSW). ULSW tworzy się w gęstości mniejszej niż CLSW i ma maksimum CFC między 1200 a 1500 m na subtropikalnym Atlantyku Północnym. Wiry zimnego, mniej zasolonego ULSW mają podobne gęstości cieplejszej, bardziej słonej wody i przepływają wzdłuż DWBC, ale zachowują wysokie CFC. Wiry ULSW szybko ulegają erozji, ponieważ mieszają się na boki z tą cieplejszą, bardziej słoną wodą.

Dolna masa wód NADW powstaje z przelewu Grzbietu Grenlandii-Islandii-Szkocji. Są to woda przelewowa Islandia-Szkocja (ISOW) i woda przelewowa cieśniny duńskiej (DSOW). Przelewy są kombinacją gęstej wody Oceanu Arktycznego (18%), zmodyfikowanej wody Atlantyku (32%) i pośredniej wody z mórz nordyckich (20%), które porywają i mieszają się z innymi masami wody (do 30%) przepływa przez grzbiet Grenlandia-Islandia-Szkocja.

Powstawanie obu tych wód wiąże się z konwersją ciepłych słonych wód powierzchniowych płynących na północ w zimne, gęste wody głębinowe za grzbietem Grenlandii-Islandii-Szkocji. Wody z Prądu Północnoatlantyckiego wpływają do Oceanu Arktycznego przez Prąd Norweski, który dzieli się na Cieśninę Fram i odnogę Morza Barentsa . Woda z Cieśniny Fram krąży w obiegu, osiągając gęstość DSOW, opada i płynie w kierunku Cieśniny Duńskiej. Woda wpływająca do Morza Barentsa zasila ISOW.

ISOW wchodzi do wschodniego Północnego Atlantyku przez Grzbiet Islandii-Szkocji przez kanał Faeroe Bank na głębokości 850 m, z niewielką ilością wody przepływającej przez płytszy wzniesienie Islandia-Wyspy Owcze. ISOW ma niskie stężenie CFC i na podstawie tych stężeń oszacowano, że ISOW przebywa za grzbietem przez 45 lat. Gdy woda płynie na południe na dnie kanału, porywa otaczającą wodę ze wschodniego północnego Atlantyku i przepływa do zachodniego północnego Atlantyku przez Strefę Złamania Charliego-Gibbsa , porywając LSW. Ta woda jest mniej gęsta niż (DSOW) i zalega nad nią, gdy przepływa cyklonicznie w basenie Irmingera.

DSOW jest najzimniejszą, najgęstszą i najświeższą masą wodną NADW. DSOW utworzony za grzbietem przepływa nad Cieśniną Duńską na głębokości 600m. Najbardziej znaczącą masą wodną mającą wpływ na DSOW jest Arktyczna Woda Pośrednia (AIW). Zimowe chłodzenie i konwekcja pozwalają AIW zanurzyć się i zatopić za Cieśniną Duńską. Górny AIW ma dużą ilość znaczników antropogenicznych ze względu na ekspozycję na atmosferę. Sygnatura trytu i CFC AIW jest obserwowana w DSOW u podstawy zbocza kontynentalnego Grenlandii. To również pokazało, że DSOW płynący 450 km na południe był nie starszy niż 2 lata. Zarówno DSOW, jak i ISOW opływają basen Irmingera i Morze Labradorskie w głębokim prądzie granicznym. Opuszczając Morze Grenlandzkie z 2,5 Sv, jego przepływ wzrasta do 10 Sv na południe od Grenlandii. Jest zimna i stosunkowo świeża, spływa poniżej 3500 mw DWBC i rozprzestrzenia się w głąb głębokich basenów atlantyckich.

Ścieżki rozprzestrzeniania

NADW płynie na południe przez Atlantyk, zbliżając się do antarktycznych wód dennych za Grzbietem Śródatlantyckim .

Rozprzestrzenianie się NADW na południe wzdłuż prądu Deep Western Boundary (DWBC) można prześledzić dzięki wysokiej zawartości tlenu, wysokiej zawartości CFC i gęstości.

ULSW jest głównym źródłem górnego NADW. ULSW adwekuje na południe od Morza Labradorskiego w małych wirach, które mieszają się z DWBC. Maksima CFC związane z ULSW zaobserwowano wzdłuż 24° N w DWBC na 1500 m. Część górnego odcinka ULSW zawraca się do Prądu Zatokowego, podczas gdy część pozostaje w DWBC. Wysokie CFC w strefie podzwrotnikowej wskazują na recyrkulację w strefie podzwrotnikowej.

ULSW, który pozostaje w DWBC, rozcieńcza się w miarę przesuwania się równika. Głęboka konwekcja w Morzu Labradorskim pod koniec lat 80. i na początku lat 90. spowodowała CLSW o niższym stężeniu CFC z powodu mieszania w dół. Konwekcja pozwoliła CFC przeniknąć dalej w dół do 2000m. Te minimum można było wyśledzić i po raz pierwszy zaobserwowano je w strefie podzwrotnikowej na początku lat dziewięćdziesiątych.

ISOW i DSOW przepływają wokół basenu Irmingera, a DSOW wchodzą do DWBC. To są dwie dolne części NADW. Kolejne maksimum CFC jest widoczne na 3500 mw strefie podzwrotnikowej z wkładu DSOW do NADW. Część NADW krąży z wiatrem północnym. Na południe od zakrętu NADW płynie pod Prądem Zatokowym, gdzie płynie wzdłuż DWBC, aż do kolejnego zakrętu w strefie podzwrotnikowej.

Głębokie Wody Dolnego Północnego Atlantyku (LNADW), pochodzące z mórz Grenlandii i Norwegii , przynoszą wysokie stężenie zasolenia, tlenu i freonu w kierunku Rowu Romanche , strefy pęknięć równikowych w Grzbiecie Śródatlantyckim (MAR). Znajdujący się na głębokościach około 3600-4000 m (11800-13100 stóp), LNADW przepływa na wschód przez wykop nad AABW, przy czym wykop jest jedynym otworem w MAR, w którym możliwa jest wymiana między basenami dla tych dwóch mas wody.

Zmienność

Uważa się, że formacja Głębokiej Wody Północnoatlantyckiej została drastycznie zmniejszona w przeszłości (np. podczas młodszego dryasu lub podczas wydarzeń Heinricha ) i że może to być skorelowane ze spadkiem siły Prądu Zatokowego i Północnego Atlantyku dryf, z kolei ochładzając klimat północno-zachodniej Europy .

Istnieje obawa, że globalne ocieplenie może spowodować, że to się powtórzy. Postawiono również hipotezę, że podczas maksimum ostatniego zlodowacenia (LGM), NADW został zastąpiony analogiczną masą wodną, ​​która zajmowała płytszą głębokość, znaną jako glacjalna woda pośrednia północnego Atlantyku (GNAIW).

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne