平均水流结构及其与海底地形的相互作用

而大尺度特征为均值表面循环这种基本模式一般符合风强迫所赋予的模式,但由于流动与底部地形的相互作用而被修改或扰动。Sverdrup等人(1942)指出,ACC的配置受到主要bathymétrie特性的强烈影响。

除了大数组的漂流浮标在FGGE期间部署(Garrett, 1980),在南大洋太平洋段的直流电观测很少。因此,流场的构型在很大程度上是通过基于示踪剂分布和内部密度结构的间接方法推断出来的(例如,Reid和Arthur, 1975)。在一篇关于南太平洋的综合专著中,Reid(1986)用满足质量连续性所需的底流估估值调整了从示踪模式推断的流。只有里德在西部边界附近或非常深的水域计算的流量与单独用示踪剂显示的模式有显著差异。我们将在后面注意到这些差异。

Gordon等人(1978)从内部密度结构推断出了整个南大洋平均表面环流的良好描述。图3.3是根据他们的地图改编的(结合了Gordon和Molinelli 1982年的数据),显示了太平洋扇区内相对于1000分贝的海面动态高度。相对的大小地转流在海面上与等高线的紧密程度成正比,并与等高线平行,因此较高的值位于流的左侧(在南半球)。在这个图中,bathymétrie的主要特性对流程的强烈影响是显而易见的。在接下来的讨论中,将回顾整个太平洋扇区这种相互作用的观测证据。

在澳大利亚南部,东南印度洋脊呈纬向分布

图3.3海面相对于1,000分贝高度的动态高度。单位是动态米。细线是3000米等深线。改编自Gordon and Molinelli(1982)。

最强烈的水流是沿着山脊的北侧。对ACC天气剖面的分析通常显示气流呈条纹状;也就是说,集中在多个高速岩心中。这些岩心经常沿着主要测深特征的侧翼排列。Callahan(1971)对115°E、132°E和140°E沿ACC的经向剖面的分析显示,东南印度脊北侧有一股强烈的东向急流,而脊南则有一股较宽、强度较低的东向急流。这两个向东的核心被脊顶上方一个相对较弱的气流区(向东或向西)分开。

在塔斯马尼亚岛以南(东经145°),东南印度洋脊突然转向东南,直到在东经160°左右与南极大陆隆起合并。山脊北侧的强烈气流也转向东南方向。在这一转弯的下游,卫星跟踪漂流浮标的轨迹(图3.4)呈现出持久的波浪状模式,暗示着静止的罗斯比波。由于势涡度守恒,在大型地形障碍物向下向东流动时,预计会出现这样的波浪(McCartney, 1976)。

150年已经

利奥说

60“3

图3.4。FGGE漂移浮标在塔斯马尼亚和新西兰南部的轨迹。阴影区浅于3500米。

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150年已经

利奥说

图3.4。FGGE漂移浮标在塔斯马尼亚和新西兰南部的轨迹。阴影区浅于3500米。

Gordon (1972a)报告说,ACC在158°E流过麦格理岭时,似乎分裂成三个速度核(图3.4)。大部分ACC流经过麦格理脊南端的通道(58°-60°S),但另外两个速度核与位于53.5°S和56°S的脊中深隙相吻合。许多研究人员描述了新西兰南部的下游环流(例如,Burling, 1961;Houtman, 1967;戈登和拜,1972年;戈登,1975;希斯,1981)。两个北部的速度核心似乎合并成一个单一的喷流南部坎贝尔高原.这股急流随后沿高原东南翼向北至约50°S,然后向东转向(图3.3)。南支沿着河的北侧向东北流动Pacific-Antarctic脊直到它到达两个主要骨折区域(Udintsev和Eltanin)在150°W和120°W之间(图3.1)。在这里,ACC的两个分支在穿过脊系统在断裂带上方。

浮标轨迹为裂缝区附近推断的流动模式提供了确凿的证据(图3.5)。由西而来的气流受到强热带气旋的影响而偏转东北Pacific-Antarctic脊.虽然一些浮标设法越过山脊向南移动,但其余的浮标转向断裂区附近的东南方向。两个未能成功通过Eltanin断裂带的浮标沿着东太平洋隆起的西北侧翼向东北偏转。

Eltanin断裂带

图3.5。Udintsev和Eltanin断裂带附近FGGE漂移浮标的轨迹。阴影区浅于3500米。

图3.5。Udintsev和Eltanin断裂带附近FGGE漂移浮标的轨迹。阴影区浅于3500米。

在太平洋-南极脊的南翼,动力地形中有一个槽(图3.3)。推断槽周围的环流是顺时针的。目前尚不清楚是否表面流在这一区域形成了一个封闭的环流,已知存在于威德尔海,但地形限制表明,这样的环流可能在深循环.因此,通过与威德尔海的类比,这一区域的气流被称为罗斯海环流。尽管动态地形(图3.3)和冰山漂移轨迹(Tchernia和Jeannin, 1983)表明罗斯海环流局限于东南太平洋盆地的西南部分,但它们可能只描绘了流动最强烈的部分。一些性质分布(稍后讨论)表明环流可能向东延伸到德雷克通道。

在东南太平洋海盆,动态地形(图3.3)没有表现出持续的急剧梯度,这表明这里的ACC的特征是宽阔和或多或少均匀的向东流动,直到到达德雷克通道。这种明显缺乏速度岩心的现象可能是数据稀疏造成的,也可能与这一地区的测深相当无特色有关。无论如何,这里的情况似乎与德雷克海峡内的情况大不相同。

在1975年之前,许多研究者(例如,Ostapoff, 1961;戈登,1967;Reid和Nowlin, 1971)展示了地转速度德雷克通道显示了多个速度核。然而,这些早期路段的车站间距过大,无法充分解决速度结构问题。1975年至1980年期间,作为国际南大洋研究(ISOS)计划的一部分,在实地实验中对该地区进行了深入研究。ISOS的主要发现之一是,通过德雷克通道的气流几乎总是被组织成三个狭窄的向东喷流,分离出四个较弱的向东气流的较宽区域(Nowlin et al., 1977;惠特沃思,1980;Nowlin和Clifford, 1982)。这些喷流在势密度的子午剖面上延伸到底部,呈现出三个垂直相干带,其中等斜线的斜率比一般向北的等斜线的向下斜率略陡。

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