Придонная вода Антарктики
( Придонная вода Антарктики AABW ) — это тип водной массы в Южном океане , окружающем Антарктиду, с температурой от -0,8 до 2 ° C (35 ° F) и абсолютной соленостью от 34,6 до 35,0 г / кг. [1] Обнаружено, что AABW, самая плотная водная масса океанов, занимает диапазон глубин ниже 4000 м во всех океанских бассейнах, имеющих связь с Южным океаном на этом уровне. [2] ААДВ образует нижнюю ветвь крупномасштабного движения в Мировом океане за счет термохалинной циркуляции .
ААДВ формируется у поверхности в прибрежных полыньях вдоль береговой линии Антарктиды. [3] где высокие темпы образования морского льда зимой приводят к уплотнению поверхностных вод из-за отвода рассола . [4] Поскольку водная масса образуется вблизи поверхности, она отвечает за обмен с атмосферой большого количества тепла и газов. [5] AABW имеет высокое содержание кислорода по сравнению с остальными глубокими водами океана, но со временем оно истощается. Эта вода опускается в четырех различных регионах по краям континента и образует AABW; этот процесс приводит к вентиляции глубин океана, или абиссальной вентиляции . [6]
Формирование и обращение
[ редактировать ]Антарктические придонные воды образуются в морях Уэдделла и Росса , у побережья Адели и у мыса Дарнли в результате остывания поверхностных вод в полыньях и под шельфовым ледником . [7] Важным фактором, способствующим образованию придонных вод Антарктики, является холодный приземный ветер, дующий с антарктического континента. [8] Приземные ветры относят морской лед от побережья, создавая полыньи, которые зимой открывают водную поверхность для холодной атмосферы, что еще больше способствует образованию большего количества морского льда. Прибрежные полыньи Антарктики образуют до 10% всего морского льда Южного океана за один сезон. [9] составляет около 2000 км. 3 морского льда. [10] Поверхностные воды обогащаются солью из-за образования морского льда и охлаждаются из-за воздействия холодной атмосферы зимой, что увеличивает плотность этой водной массы. Из-за повышенной плотности он образует разливы вниз по антарктическому материковому склону и продолжается на север по дну. Это самая плотная вода в открытом океане, и она лежит в основе других придонных и промежуточных вод на большей части южного полушария. — Донная вода моря Уэдделла самый плотный компонент придонной воды Антарктики.
Основным источником воды для формирования ААДВ является теплая морская водная масса, известная как циркумполярная глубинная вода (ЦГВ; соленость > 35 г/кг и потенциальная температура > 0). тот С). [11] Эти теплые водные массы охлаждаются прибрежными полыньями, образуя более плотную ААБВ. [12] Прибрежные полыньи, образующие AABW, препятствуют проникновению теплых водных масс CDW к подножию шельфовых ледников, [13] таким образом, действуя для защиты шельфовых ледников от усиленного таяния базального слоя из-за потепления океана. В таких районах, как море Амундсена, где активность прибрежных полыней снизилась до такой степени, что образование плотной воды затруднено, [14] соседние шельфовые ледники начали отступать и могут оказаться на грани крушения. [15]
Имеющиеся данные указывают на то, что производство придонных вод Антарктики в голоцене (последние 10 000 лет) не находится в стабильном состоянии; [16] то есть места производства придонных вод смещаются вдоль окраины Антарктики в течение нескольких десятилетий или столетий по мере изменения условий существования полыней . Например, откалывание ледника Мерца , произошедшее 12–13 февраля 2010 года, резко изменило условия производства подземной воды, сократив экспорт до 23% в районе Земли Адели . [17] Данные кернов отложений, содержащих слои косослоистых отложений, указывающие на фазы более сильных придонных течений, собранные на Маке. Робертсон полка [18] и Адели Лэнд [19] предполагает, что за последние несколько тысяч лет они снова «включались» и «выключались» как важные места производства донных вод.
Атлантический океан
[ редактировать ]Канал Вема — глубокая впадина возвышенности Рио-Гранде в Южной Атлантике. 31 ° 18' ю.ш., 39 ° 24' з.д. / 31,3 ° ю.ш., 39,4 ° з.д. , является важным каналом для придонных вод Антарктики и донных вод моря Уэдделла, мигрирующих на север. [20] Достигнув экватора , около одной трети текущих на север придонных вод Антарктики поступает в Гвианский бассейн , главным образом через южную половину Экваториального канала на 35° з.д. Другая часть рециркулирует, и часть ее течет через зону разлома Романш в восточную Атлантику. [21]
В Гвианском бассейне, к западу от 40° з.д., наклонный рельеф и сильное глубокое западное пограничное течение, идущее на восток, могут препятствовать течению придонных вод Антарктики на запад: поэтому им приходится повернуть на север на восточном склоне поднятия Сеара . На 44° з.д., к северу от поднятия Сеара, придонные воды Антарктики текут на запад во внутреннюю часть бассейна. Большая часть придонных вод Антарктики поступает в восточную Атлантику через зону разлома Вема . [21]
Индийский океан
[ редактировать ]В Индийском океане разрыв Крозе-Кергелен позволяет придонным водам Антарктики двигаться к экватору. Это движение на север составляет 2,5 Зв . Антарктическим донным водам требуется 23 года, чтобы достичь разрыва Крозе-Кергелен. [22] К югу от Африки придонные воды Антарктики текут на север через бассейн Агульяс , затем на восток через пролив Агульяс и через южные окраины плато Агульяс , а затем в бассейн Мозамбика . [23]
Изменение климата
[ редактировать ]Изменение климата и последующее таяние Южного ледникового покрова замедлили формирование AABW, и это замедление, вероятно, продолжится. Полная остановка формирования AABW возможна уже к 2050 году. [24] Это закрытие будет иметь драматические последствия для циркуляции океана и глобальных погодных условий. [ нужна ссылка ]
Потенциал нарушения AABW
[ редактировать ]Увеличенное вторжение теплых циркумполярных глубинных вод в сочетании с усиленным таянием оснований шельфового ледника может повлиять на образование плотных шельфовых вод. [25] Чтобы поверхностные воды стали глубоководными, они должны быть очень холодными и солеными. Большая часть глубоководных пластов образуется в результате отвода рассола, где отложенная вода чрезвычайно соленая и холодная, что делает ее чрезвычайно плотной. Увеличение таяния льда, произошедшее с начала 2000-х годов, привело к появлению периода более пресной воды в придонных водах в период с 2011 по 2015 год. [26] Это отчетливо распространено в придонных водах Антарктики вблизи Западной Антарктиды , прежде всего в районе моря Уэдделла . [26]
Хотя обновление AABW за последние несколько лет исправилось. [ когда? ] с уменьшением таяния льда вероятность дальнейшего таяния льда в будущем по-прежнему представляет угрозу. [26] Учитывая потенциальное увеличение таяния льда до достаточно экстремальных уровней, это может оказать серьезное влияние на способность формироваться глубоководных вод. Хотя это приведет к замедлению темпов роста экономики, о котором говорилось выше, это также может привести к дополнительному потеплению. Усиление стратификации, происходящее из более пресных и теплых вод, уменьшит придонную и глубоководную циркуляцию и увеличит потоки теплых вод вокруг Антарктиды. [25] Устойчивое потепление поверхностных вод приведет только к увеличению уровня таяния льда, его стратификации и замедлению циркуляции и формирования ААДВ. Кроме того, без присутствия более холодных вод, вызывающих отбросы рассола, которые откладываются в AABW, в конечном итоге может больше не образовываться придонная вода вокруг Антарктиды. [25] Это повлияет не только на Антарктиду, поскольку AABW играет важную роль в формировании придонных вод и глубоководной циркуляции, которая относит кислород в глубокое море и является основным поглотителем углерода . Без этих связей глубокое море радикально изменится, что может привести к коллапсу целых глубоководных сообществ. [25]
Однако некоторые исследования показывают, что образование ЗСБВ в море Уэдделла в основном обусловлено изменениями морского льда, вызванными ветром, и что увеличение образования морского льда сверхкомпенсирует таяние ледяных щитов, сводя влияние таяния антарктических ледников на ЗСБВ к минимуму. [27]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Шмидт, Кристина; Моррисон, Адель К.; Англия, Мэтью Х. (17 июня 2023 г.). «Межгодовая изменчивость формирования придонных вод Антарктики, вызванная ветром и морским льдом» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). Бибкод : 2023JGRC..12819774S . дои : 10.1029/2023JC019774 . S2CID 259468175 .
- ^ «Глоссарий метеорологии AMS, придонные воды Антарктики» . Американское метеорологическое общество . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ Портела, Эстер; Ринтул, Стивен Р.; Эрраис-Боррегеро, Лаура; Роке, Фабьен; Бестли, Софи; ван Вейк, Эсми; Тамура, Такеши; МакМахон, Клайв Р.; Гине, Кристоф; Харкорт, Роберт; Хинделл, Марк А. (декабрь 2022 г.). «Контроль за образованием плотных шельфовых вод в четырех восточно-антарктических полыньях» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 127 (12). Бибкод : 2022JGRC..12718804P . дои : 10.1029/2022JC018804 . ISSN 2169-9275 .
- ^ Осима, Кей И.; Фукамачи, Иисус; Уильямс, Гай Д.; Нихаши, Сохи; Роке, Фабьен; Китаде, Юджиро; Тамура, Такеши; Хирано, Дайсуке; Эрраис-Боррегеро, Лаура; Филд, Иэн; Хинделл, Марк; Аоки, Сигэру; Вакацучи, Масааки (март 2013 г.). «Производство придонных вод Антарктики в результате интенсивного образования морского льда в полынье мыса Дарнли» . Природа Геонауки . 6 (3): 235–240. Бибкод : 2013NatGe...6..235O . дои : 10.1038/ngeo1738 . ISSN 1752-0908 .
- ^ Ренфрю, Ян А.; Кинг, Джон К.; Маркус, Торстен (июнь 2002 г.). «Прибрежные полыньи в южной части моря Уэдделла: изменчивость баланса поверхностной энергии» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 107 (C6): 3063. Бибкод : 2002JGRC..107.3063R . дои : 10.1029/2000JC000720 . ISSN 0148-0227 .
- ^ Ганн, Кэтрин Л.; Ринтул, Стивен Р.; Англия, Мэтью Х.; Боуэн, Мелисса М. (июнь 2023 г.). «Недавнее уменьшение абиссального опрокидывания и вентиляции в Австралийском антарктическом бассейне» . Природа Изменение климата . 13 (6): 537–544. Бибкод : 2023NatCC..13..537G . дои : 10.1038/s41558-023-01667-8 .
- ^ Тэлли, Линн (1999). «Некоторые аспекты переноса тепла в океане мелководными, средними и глубокими опрокидывающими циркуляциями». Механизмы глобального изменения климата в тысячелетних временных масштабах . Серия геофизических монографий. Том. 112. стр. 1–22. Бибкод : 1999GMS...112....1T . дои : 10.1029/GM112p0001 . ISBN 0-87590-095-Х .
- ^ Массом, Р.; Майкл, К.; Харрис, ПТ; Поттер, MJ (1998). «Распространение и процессы формирования полыней скрытого тепла в Восточной Антарктиде» . Анналы гляциологии . 27 : 420–426. Бибкод : 1998АнГла..27..420М . дои : 10.3189/1998aog27-1-420-426 .
- ^ Тамура, Такеши; Осима, Кей И.; Нихаши, Сохи (апрель 2008 г.). «Картирование образования морского льда в прибрежных полыньях Антарктики» . Письма о геофизических исследованиях . 35 (7). Бибкод : 2008GeoRL..35.7606T . дои : 10.1029/2007GL032903 . ISSN 0094-8276 .
- ^ Тамура, Такеши; Осима, Кей И.; Фрейзер, Александр Д.; Уильямс, Гай Д. (май 2016 г.). «Изменчивость производства морского льда в прибрежных полыньях Антарктики» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 121 (5): 2967–2979. Бибкод : 2016JGRC..121.2967T . дои : 10.1002/2015JC011537 . ISSN 2169-9275 .
- ^ Моррисон, АК; Хогг, А. МакК.; Англия, Миннесота; Спенс, П. (май 2020 г.). «Теплый циркумполярный глубоководный транспорт в сторону Антарктиды, вызванный местным выносом плотной воды в каньонах» . Достижения науки . 6 (18): eaav2516. Бибкод : 2020SciA....6.2516M . дои : 10.1126/sciadv.aav2516 . ISSN 2375-2548 . ПМЦ 7195130 . ПМИД 32494658 .
- ^ Уильямс, Джорджия; Эрраис-Боррегеро, Л.; Роке, Ф.; Тамура, Т.; Осима, Ки; Фукамати, Ю.; Фрейзер, AD; Гао, Л.; Чен, Х.; МакМахон, ЧР; Харкорт, Р.; Хинделл, М. (23 августа 2016 г.). «Подавление образования придонных вод Антарктики путем таяния шельфовых ледников в заливе Прюдс» . Природные коммуникации . 7 (1): 12577. Бибкод : 2016NatCo...712577W . дои : 10.1038/ncomms12577 . ISSN 2041-1723 . ПМЦ 4996980 . ПМИД 27552365 .
- ^ Нараянан, Адитья; Гилле, Сара Т.; Мазлофф, Мэтью Р.; дю Плесси, Марсель Д.; Мурали, К.; Роке, Фабьен (июнь 2023 г.). «Зональное распределение скоростей трансформации циркумполярных глубоководных вод и его связь с теплосодержанием на антарктических шельфах» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 128 (6). Бибкод : 2023JGRC..12819310N . дои : 10.1029/2022JC019310 . ISSN 2169-9275 .
- ^ Мурман, Рут; Томпсон, Эндрю Ф.; Уилсон, Эрл А. (28 августа 2023 г.). «Прибрежные полынья способствуют переходу между высокими и низкими скоростями таяния шельфового ледника Западной Антарктики» . Письма о геофизических исследованиях . 50 (16). Бибкод : 2023GeoRL..5004724M . дои : 10.1029/2023GL104724 . ISSN 0094-8276 .
- ^ Нотен, Кейтлин А.; Холланд, Пол Р.; Де Ридт, Ян (ноябрь 2023 г.). «Неизбежное увеличение таяния шельфового ледника Западной Антарктики в XXI веке» . Природа Изменение климата . 13 (11): 1222–1228. Бибкод : 2023NatCC..13.1222N . дои : 10.1038/s41558-023-01818-x . ISSN 1758-6798 .
- ^ Брокер, WS; Пикок, СЛ; Уокер, С.; Вайс, Р.; Фарбах, Э.; Шредер, М.; Миколайевич, У.; Хайнце, К.; Ки, Р.; Пэн, Т.-Х.; Рубин, С. (1998). «Какая глубина воды образуется в Южном океане?» . Журнал геофизических исследований: Океаны . 103 (С8): 15833–15843. Бибкод : 1998JGR...10315833B . дои : 10.1029/98JC00248 .
- ^ Кусахара, Казуя; Хасуми, Хироясу; Уильямс, Гай Д. (2011). «Влияние отела языка ледника Мерца на образование и экспорт плотной воды» . Природные коммуникации . 2 (1): 159. Бибкод : 2011NatCo...2..159K . дои : 10.1038/ncomms1156 . ПМИД 21245840 .
- ^ Харрис, PT (2000). «Рябь поперечно-слоистых отложений на восточно-антарктическом шельфе: свидетельства эпизодического образования придонных вод в голоцене?». Морская геология . 170 (3–4): 317–330. Бибкод : 2000MGeol.170..317H . дои : 10.1016/s0025-3227(00)00096-7 .
- ^ Харрис, ПТ; Бранколини, Дж.; Арманд, Л.; Бусетти, М.; Биман, Р.Дж.; Джорджетти, Г.; Прести, М.; Тринкарди, Ф. (2001). «Дрейфовые отложения на континентальном шельфе указывают на нестационарное состояние производства придонных вод Антарктики в голоцене». Морская геология . 179 (1–2): 1–8. Бибкод : 2001МГеол.179....1H . дои : 10.1016/s0025-3227(01)00183-9 .
- ^ «Глоссарий AMS, канал Vema» . Американское метеорологическое общество . Проверено 20 февраля 2012 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
- ^ Jump up to: а б Рейн, Моника ; Страмма, Лотар; Краманн, Герд (1998). «Распространение придонных вод Антарктики в тропической Атлантике» (PDF) . Глубоководные исследования . Часть I. 45 (4–5): 507–527. Бибкод : 1998DSRI...45..507R . CiteSeerX 10.1.1.571.6529 . дои : 10.1016/S0967-0637(97)00030-7 . Проверено 14 февраля 2012 г.
- ^ Хейн, TWN; Уотсон, Эй Джей; Лиддикоат, Мичиган; Диксон, Р.Р. (1998). «Поток придонных вод Антарктики в юго-западную часть Индийского океана оценен с использованием ХФУ» . Журнал геофизических исследований . 103 (С12): 27637–27653. Бибкод : 1998JGR...10327637H . дои : 10.1029/98JC02476 .
- ^ Уэнзельманн-Небен, Г.; Хун, К. (2009). «Осадочные отложения на южной окраине континента Южной Африки: падение или отсутствие отложения или эрозия океаническими течениями?» (PDF) . Морская геология . 266 (1–4): 65–79. Бибкод : 2009МГеол.266...65У . дои : 10.1016/j.margeo.2009.07.011 . Проверено 1 апреля 2015 г.
- ^ Хансен, Джеймс; Сато, Макико; Сердечный, Пол; Руди, Рето; Келли, Максвелл; Массон-Дельмотт, Валери; Рассел, Гэри; Целиудис, Георгий; Цао, Цзюньджи (22 марта 2016 г.). «Таяние льда, повышение уровня моря и суперштормы: данные палеоклиматических данных, климатическое моделирование и современные наблюдения свидетельствуют о том, что глобальное потепление на 2 °C может быть опасным» . Химия и физика атмосферы . 16 (6): 3761–3812. arXiv : 1602.01393 . Бибкод : 2016ACP....16.3761H . дои : 10.5194/acp-16-3761-2016 . ISSN 1680-7324 . S2CID 9410444 .
- ^ Jump up to: а б с д Сильвано А., Ринтул С.Р., Пенья-Молино Б., Хоббс В.Р., ван Вейк Э., Аоки С., ... и Уильямс Г.Д. (2018). Опреснение талой ледниковой водой усиливает таяние шельфовых ледников и уменьшает образование придонных вод Антарктики. Прогресс науки, 4(4), eaap9467.
- ^ Jump up to: а б с Аоки С., Ямадзаки К., Хирано Д., Кацумата К., Симада К., Китаде Ю., ... и Мурасе Х. (2020). Изменение тенденции опреснения антарктических придонных вод в Австрало-Антарктическом бассейне в 2010-е годы. Научные отчеты, 10(1), 1-7.
- ^ Чжоу, Шэньцзе; Мейерс, Эндрю Дж.С.; Мередит, Майкл П.; Абрахамсен, Э. Повл; Холланд, Пол Р.; Сильвано, Алессандро; Салле, Жан-Батист; Остерхус, Свейн (12 июня 2023 г.). «Замедление экспорта придонных вод Антарктики, вызванное климатическими ветрами и изменениями морского льда» . Природа Изменение климата . 13 (7): 701–709. Бибкод : 2023NatCC..13..701Z . дои : 10.1038/s41558-023-01695-4 . HDL : 11250/3084548 . ISSN 1758-6798 .
- Глоссарий физической океанографии
- Стил, Джон Х., Стив А. Торп и Карл К. Турекян, редакторы, « Океанские течения: производное от Энциклопедии наук об океане», Academic Press, 1-е изд., 2010 г. ISBN 978-0-08-096486-7
- Сибрук, Джеймс М.; Хаффорд, Гэри Л.; Старейшина, Роберт Б. (1971). «Формирование антарктических придонных вод в море Уэдделла». Журнал геофизических исследований . 76 (9): 2164–2178. Бибкод : 1971JGR....76.2164S . дои : 10.1029/jc076i009p02164 .
- Фарбах, Э.; Рохардт, Г.; Шееле, Н.; Шредер, М.; Страсс, В.; Висоцкий, А. (1995). «Формирование и сброс глубинных и придонных вод в северо-западной части моря Уэдделла». Журнал морских исследований . 53 (4): 515–538. дои : 10.1357/0022240953213089 .