罗伯特·皮卡特和彼得·莱茵斯

5.5.1对流扩散

海水密度一般随深度增加。然而,在地表,波浪和对流的搅拌形成了一个混合均匀的层。单是海浪就能混到水面-50-100米。但是对流,由于热量损失或蒸发而导致地表密度增加,可以大大增加混合层的深度。在冬天,热量损失从海洋表面高对流混合表面层是热带外海洋的常态。最深的(> 1500米)是在拉布拉多海(图5.5.1),格陵兰海(见Dickson等人,第7.3章)和地中海的狮子湖(见坎德拉,第5.7章),因为有两个独特的特征。首先,他们在陆地附近,那里很冷空气流在水面上产生必要的高热量损失。其次,它们有微弱的气旋环流,这使得对流的水受到限制,在热量损失高的地方相对静止。这种组合提供了来自同一水体的持续热量损失,这是迫使对流到达深度所需要的。

一个混合层的例子对流是如图5.5.2所示,2月25日和3月8日,拉布拉多海o15 (ct15 + 1000 =势能密度,单位为kgm~3,参考1500分贝(1分贝对应约1米))与深度的关系图。2月25日(66站)的对流层深度为0+5,为34.652kgm~3; 11天后的对流层深度为1150m,为34.673kgm~3

118年(站)。在这两个台站的位温-盐度图(图5.5.3)中,均质层由台站标签旁边的温度和盐度值的浓度来识别。在这个上层之下,温度和盐度都比在混合层中观察到的值高得多。例如,在66号站,混合层的温度和盐度在-700米以下分别为2.82°C和34.806,而在750米以下分别为3.02°C和34.845。随着混合层的继续加深,它混入并吸收了更温暖、更咸的水,这增加了混合层的盐度。这就解释了为什么118站的混合层盐度高于66站(图5.5.3)。来自下面温水的热量也增加了混合层的温度。在这种情况下,118号站的温度并没有高于66号站的温度,但它高于没有来自下面的额外热量的温度。

在深对流地区研究的一个常见关系是表面的热损失和由此产生的对流深度之间的关系。一种简单的估算方法是将现有条件和最终条件之间的浮力进行积分,并将积分浮力损失转换为热损失。例如,在图5.5.2所示的情况下,需要知道在-2000 m将混合层密度增加到1034.694kgm~3 (CT1.5 = 34.694)需要多少热损失。在图5.5.2的曲线中,该深度处的斜率变化表示了1993年和1994年寒冬对流所达到的最大深度。从

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