什么机制

海洋热输送主要受大尺度环流的影响,也有中尺度涡旋的影响,主要集中在ACC。正如我们在第4章所讨论的,这种环流有两个不同的方面:风驱动环流和上层海洋环流,以及经向翻转环流。让我们看看它们是如何传递热量的。

风驱动的环流

风驱动的环流,特别是亚热带风驱动的环流环流,这是两个半球热量传递的主要因素。以北大西洋为例,向极地的热输送这种现象的发生是因为西部边界流(这里是墨西哥湾流)从热带地区沿着美国东海岸带来了温暖的海水,当温暖的海水与来自寒冷大陆的冷空气接触时释放出热量(尤其是在冬天)。这种热量释放发生在所有中纬度主要海洋盆地的西部边缘,例如,日本海岸、美国东部、南美洲(巴西南部、乌拉圭和阿根廷)和澳大利亚东南部。西部边界流的向极流被环流中部的赤道流所平衡,赤道流将冷水向赤道输送,但赤道流更宽、更弱,使得冷水向赤道输送分布范围更广。但是,在任何情况下,西部边界流中向极地流动的温水和内陆向赤道流动的冷水的结果意味着风驱动的环流将热量向极地输送。这种输送既发生在太平洋,也发生在大西洋,也发生在北半球和南半球。北半球的次极环流也向极地移动,但它们的定义不像赤道环流那样明确副热带环流而且它们覆盖的海洋面积较小,因此它们的热量输送比亚热带环流要弱一些。

经向翻转环流

我们在第4章中看到,经向翻转环流有两个机械上截然不同的组成部分:一个由混合维持的组成部分和一个由风维持的组成部分,而净翻转环流是两者的组合。翻转环流的混合维持部分响应赤道和极点之间表面的浮力梯度,在今天的气候中,浮力梯度主要是温度梯度的结果。raybet雷竞技最新如第4章所述,浮力梯度导致了一种环流,在这种环流中,高纬度地区的冷水下沉并向赤道方向移动,与向极地移动的温暖的近地表水相平衡。这种环流的净效应是向极地的热量输送,在没有其他影响的情况下,在两个半球的强度大致相等。

翻转环流的另一个组成部分是由南部海洋的风驱动的极对极环流。在大西洋中,这一成分往往主导纯浮力驱动的环流,如第4章图4.8所示。从这张图中我们可以看到,北半球有一个很大的向北,也就是向极地的热量输送,因为向赤道移动的水来自北纬高纬度地区,因此相对较冷,而向极地移动的水靠近地表则比较温暖。然而,在南半球,向南流动的水比向北流动的水更冷,因为寒冷的北大西洋深水继续进入南大洋,而向北流动的水在靠近表面的地方相对温暖。也就是说,向赤道移动的水通常比向极地移动的水更温暖!这样,大西洋的热量输送就从深循环在两个半球都是向北的。当然,由风驱动的环流在两个半球向极地输送热量,部分抵消了南半球深部环流向赤道输送的热量,因此净效应是,南大西洋的热量输送较弱,且向赤道输送,而北大西洋的热量输送较强,且向极地输送。在太平洋和印度洋盆地,没有相应的风驱动的深部环流将热量向北输送,风驱动环流和浮力驱动环流都将热量向极地输送,如图5.3所示。

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