深海环流观测

很难检验图11.16所示的环流示意图在海洋中是否与之平行,因为预测的平均洋流非常微弱,而海洋的变异性非常强。然而,斯托梅尔的深海理论的一个关键预测是,应该有一个深西方

图11.22。用图11.21所示的仪器绘制染料从源头(白圈)到沉底(黑圈)的演变的三张照片。水箱的浅端用“N”标记,代表极地纬度。

边界流强到可以直接观测到。在一个理论先于观测的罕见案例中,科德角以南大西洋大陆隆起上的深西部边界流后来确实被直接观测证实了。

在水文剖面上也有明确的证据表明有深西部边界流。例如,图11.23,30°S处水性质的横截面,显示了由北大西洋北部对流过程形成的NADW,它作为一种深的、相对咸的西部边界流流入南大西洋。也可以检测到南极底水它是一种相对新鲜但非常寒冷的水体,在底部向北流动。整个深海都是通过这些西部边界流供给的,它们供给开放海洋的内部环流。世界海洋的其他地区也从大西洋得到补给,但路线更迂回,包括南极绕极流,这在斯托梅尔的著名示意图中大致体现出来。另见图11.28。

如图11.24所示,CFC从海洋表面到海洋内部的路径生动地描绘了深海环流。回想一下,氯氟烃(见表1.2)是人造物质,在20世纪才出现。大气中CFC-11的浓度在上世纪中叶急剧增加,并溶解在地表水中。它们首次被观察到入侵海洋是在20世纪60年代。在高纬度地区(例如,在拉布拉多海和格陵兰海),富含氯氟烃的地表水被对流混合到很深的深度——回想一下大西洋的深层混合层极地海洋如图9.10和11.11所示,并被西部边界流带进深海。在图11.24中可以看到一缕CFC-11羽状物向下延伸到海洋的西部边缘,这表明存在一股强烈的西部边界流,将富含cfc的水域从源区向外移动。

最后,为了避免给我们留下这样的印象,斯托梅尔的示意图是对深海海洋的详细描述,图11.16所描绘的平缓的经向流动

深海环流

图11.23。纬向剖面图南美洲海岸(如插图所示)。顶部:温度(°C);底部:盐度(psu)。我们看到北大西洋深水在大约2公里深的地方向南流动,南极底水在底部向北流动。用海洋数据视图绘制。

图11.23。横过南美洲海岸30°S的纬向剖面图(如插图所示)。顶部:温度(°C);底部:盐度(psu)。我们看到北大西洋深水在大约2公里深的地方向南流动,南极底水在底部向北流动。用海洋数据视图绘制。

都不能被观察证实。相反,如图11.25所示,海洋中深度流似乎显示出与西部边界流相连的小经向尺度的纬向喷流的明显趋势,这与GFD实验室XV图11.22所示很相似。这些喷流的横向范围以及它们的地理和垂直结构在很大程度上仍然未知。然而,主要的纬向内部与这样的观点是一致的,即几乎没有混合和上升流,因此没有泰勒柱的拉伸,因此,如果没有被地形打断,泰勒柱就会纬向移动以保持其长度。

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