风应力对热盐环流（THC）非线性稳定性与平衡态转移的影响

发布时间：2020-07-06 19:22

【摘要】： 大洋热盐环流(Thermohaline Circulation,简称THC)是主要源于北大西洋的深海环流,对全球经向水和热平衡具有重要的作用,是影响长期气候变化的一个重要因素。很多研究表明THC的稳定性和多平衡态问题与全球气候的突变有着密切的联系,当前,全球气候研究领域最为重要的两个国际计划“过去全球变化(PAGES)”和“气候变率与可预报性研究(CLIVAR)”,都强调要开展全球THC研究。关于THC的文章很多,都是从不同角度考虑了各种因素的作用,本文是从Stommel盒子模型出发,结合Longworth等人的观点,通过添加扩散项的形式引入了风应力,从而考虑了风应力对THC的影响。关于风应力的作用,大量的GCM模式和一些盒子模型都做了研究,但前人的工作主要是用数值积分的方法考虑非线性问题,没有完整的理论推导。本文利用Mu等提出的条件非线性最优扰动(CNOP)方法从非线性的角度研究了风应力的作用,并从理论上论证了得到的结论。工作主要从四个方面展开:第一、THC的多平衡态;第二、THC最优初始扰动的发展情况;第三、THC最优初始扰动的扰动临界值;第四、THC的年代际变率。研究发现风应力会增加正向THC的流量对TH型平衡态它增强了环流强度,对SA型平衡态它削弱了环流强度。根据THC环流越强则越稳定的规律,风应力的上述作用会增强处于TH型平衡态的THC的稳定性,而减弱处于SA型平衡态的THC的稳定性。本文从理论上证明了风应力确实存在这种作用,并发现THC存在这样一种机制:风应力会使温度差的减小弱于盐度差的减小,而这种机制对处于不同平衡态的THC会产生不同的作用。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（大气物理研究所）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P731.21
【图文】：

分布图,北大西洋,经向,环流

风应力对热盐环流（THC）非线性稳定性与平衡态转移的影响一种强劲的大尺度经向翻转环流（Meridional Overturning Circulati MOC）。对现代大洋观测表明，北大西洋比北太平洋的放射性14C 含量要放射性衰老，14C 含量将随着深海水团的“年龄”增加而不断减少），北深层水团的形成，不存在这种经向翻转环流（Warren, 1983; Broeckerchmitz, 1995; Rahmstorf et al., 1996; Adkins and Pasquero, 2004，2006），因此我们主要讨论北大西洋的 THC。图 1-1 给出了北大西洋流的分布图，它是通过沿纬度向积分所得。

分布图,热盐环流,输送带,北大西洋

2006），因此我们主要讨论北大西洋的 THC。图 1-1 给出了北大西洋经向翻转流的分布图，它是通过沿纬度向积分所得。图 1-1 北大西洋经向翻转环流（Meridional Overturning Circulation, 简称 MOC），图中流量单位 Sverdrup，6 31 Sv = 10 m /s（引自 Wunsch, 2002）。

大气温度,平均值,深层水,表层

根据观测，北大西洋的深层水生成为( )6 315 ± 2 Sv 1 Sv = 10 m /s，在24 N 这一断面上，大西洋的经向热输送强度可以达到( )151.3 ± 0.1 PW 1 PW = 10W，占全球海洋热输送的 50% 左右（Ganachaud andWunsch, 2000）。比较全球大洋的表层海温分布，大西洋和太平洋之间最为显著的差异就位于北半球高纬地区，北大西洋较之同纬度的北太平洋要温暖得多，北大西洋的这一暖海温，使得北欧气候较之同纬度的其他地区也要温暖得多（Levitus, 1982），如挪威的博多位于'67 17 N 、'14 25 E ，1 月份的平均温度为零下2 C，7 月份的平均温度为14 C ，而阿拉斯加的诺母位于'67 30 N 、'165 26 W ，1 月份平均温度为零下15 C ，7 月份平均温度为10 C 。从图 1-3 中可以看出，在深水形成区域及其周边区域的气温比同纬向的平均气温要高出10 C ，因此，THC强度的变化对于北大西洋地区的气候至关重要，它被认为是气候变化问题所带给人类的主要挑战之一（Broecker, 1997）。

【相似文献】