温盐环流

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简化的北大西洋深层水流动循环图,蓝色的线表示海底的寒流,红色的线代表海面的暖流
温盐环流.

温盐环流(英文:thermohaline circulation、缩写:THC),又称深海洋流、“输送洋流”、“深海环流”等,是一个依靠海水的温度盐度驱动的全球洋流循环系统。这个系统的运作现况是,以风力驱动的海面水流如墨西哥湾暖流等将赤道暖流带往北大西洋,暖流在高纬度处被冷却后下沉到海底,这些高密度的水接著流入洋盆南下前往其他的暖洋位加热循环,一次温盐循环耗时大约1600年,在这个过程中洋流运输的不单是能量(温度 / 热能),当中还包括地球固态及气体资源等,不过温盐环流最受人类关注的是其全球恒温的功能。温盐环流推测主要是由于北大西洋及南冰洋之间的盐分及温差对流而触发的。

概观[编辑]

南极威德尔海一带的洋流切面图。

深海中的洋流主要是倚仗密度的差额来驱动,并且潮汐现象引发的洋流运动亦会对深海洋流带来显著的影响。至于表面的洋流带会因为密度的差异而与其他的水域划清界线。暖流会膨胀致使密度下降,高浓度的盐则会填补水分子间的空隙导致密度上升,低密度的水会浮在高密度的上方。当高密度的水先形成,分层形态并不稳定的,为了均衡其密度分布,不同密度的水会相互产生对流,提供了深海洋流的动能。温盐环的消失是二叠纪-三叠纪灭绝事件的一环

深层水的形成[编辑]

高密度的水几乎都集中在北大西洋及南冰洋下沈至海底深处的洋盆,在这些极地的洋域,表面洋带的水都会因为寒风吹袭而冷却,这些风不单带动表面洋带移动,所引起的干湿温差还会构成大规模的海水蒸发,加速水温下降,这个现象被称为蒸发冷却,类似人体在湿热的环境下排降温的原理。由于被蒸发走的是纯水的分子,海水中的盐度会相对地上升。另海洋上的构成亦对海盐的浓度带来不可忽视的影响,由于纯水的凝固点是摄氏0度,比盐水的零下1.8度要高,因此纯水往往会比咸水优先结冰,增加了的盐度减弱了海水凝固的速度,如此寒冷的浓盐水会被包含在海冰的蜂巢状之结构中,当中的浓盐水逐渐地反过来熔解覆盖著它的冰层,最后将一部分冰块从母冰块分裂出并下沈,这个过程叫做海水排斥。水温和盐度这两大因素加起来导致海水的密度增大。

深层水的动态[编辑]

挪威海是这个系统主要进行蒸发冷却及洋带下沈的场地,在此处下沈的水被称为“北大西洋深层水”(North Atlantic Deep Water,英文缩写:NADW)。NADW充满著洋盆并沿著连接格林兰岛冰岛大不列颠海底岩床的裂隙溢流向南方。接著极缓慢地流入大西洋深海平原,继续向南方推进。绕过南非后寒流带会一分为二,一部分的水会将寒流带往印度洋并在该处涌升,另外一部分部分经历最长的一个周期的洋流最终会抵达北太平洋,受到浅而狭窄的白令海峡阻塞然后因为受热上涌变回暖流继而循环。

南极底层水”(Antarctic Bottom Water,英文缩写:AABW)在威德尔海以冰块的海水排斥作用下沈并流向北方的大西洋洋盆,由于其密度比NADW更高所以AABW实际上潜流在NADW之下。它原本向西太平洋的旅程在德雷克海峡受阻继而沿著南美洲东岸的圭亚那洋盆向大西洋赤道进发。

参考文献[编辑]

  • Apel, J. R., 1987, Principles of Ocean Physics, Academic Press, (ISBN 0-12-058866-8)
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  • Primeau, F., 2005, Characterizing transport between the surface mixed layer and the ocean interior with a forward and adjoint global ocean transport model, Journal of Physical Oceanography,35, 545-564.
  • Rahmstorf, S., 2006, Thermohaline Ocean Circulation. In: Encyclopedia of Quaternary Sciences, Edited by S. A. Elias. Elsevier, Amsterdam.
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