Барьерный слой (океанография)
Барьерный слой в океане — слой воды, отделяющий хорошо перемешанный поверхностный слой от термоклина . [ 1 ]
Толщина барьерного слоя (BLT)
[ редактировать ]Толщина барьерного слоя определяется как разница между глубиной смешанного слоя (MLD), рассчитанной по температуре, минус глубина смешанного слоя, рассчитанная с использованием плотности. Первое упоминание об этом различии как о барьерном слое было в статье, описывающей наблюдения в западной части Тихого океана в рамках исследования циркуляции западного экваториального Тихого океана . [ 2 ] В регионах, где присутствует барьерный слой, стратификация стабильна из-за сильной силы плавучести , связанной с наличием свежей линзы, находящейся поверх толщи воды.
Раньше типичным критерием MLD была глубина, на которой температура поверхности снижается на 0,2 °C (см., например, D T-02 на рисунке). До появления подземной солености, полученной от Арго , это была основная методология расчета океанической MLD. Совсем недавно критерий плотности использовался для определения MLD, определяемого как глубина, на которой плотность увеличивается по сравнению с поверхностным значением из-за заданного снижения температуры на 0,2 ° C от поверхностного значения при сохранении постоянного значения поверхностной солености. На рисунке это определяется сигмой D и соответствует изотермическому/изохалинному слою. BLT представляет собой разность MLD, определенного по температуре, минус значение, определенное по плотности (т. е. D T-02 - D sigma ).
Режимы BLT
[ редактировать ]Большие значения BLT обычно встречаются в экваториальных регионах и могут достигать 50 м. Над барьерным слоем хорошо перемешанный слой может образоваться из-за местных осадков, превышающих испарение (например, в западной части Тихого океана), связанного с муссонами речного стока (например, в северной части Индийского океана) или адвекции соленой воды, субдуцированной в субтропиках (обнаруженной в все субтропические океанские круговороты ). Формирование BLT в субтропиках связано с сезонным изменением глубины смешанного слоя, более резким, чем обычно, градиентом солености поверхности моря (ПСМ) и субдукцией поперек этого фронта НДС. [ 3 ] В частности, BLT формируется в зимний сезон на экваториальном фланге субтропических максимумов солености. В начале зимы атмосфера охлаждает поверхность, а сильный ветер и отрицательная плавучесть перемешивают температуру в глубоких слоях. В то же время пресная поверхностная соленость переносится из дождливых регионов тропиков. Глубокий температурный слой наряду с сильной стратификацией солености создает условия для формирования BLT. [ 4 ] Для западной части Тихого океана механизм формирования BLT иной. Вдоль экватора восточный край теплого бассейна (обычно изотерма 28 ° C - см. график SST в западной части Тихого океана) представляет собой демаркационную область между теплой пресной водой на западе и холодной соленой водой, поднимающейся вверх в центральной части Тихого океана. Барьерный слой образуется в изотермическом слое, когда соленая вода погружается с востока в теплый бассейн за счет локальной конвергенции, а теплая пресная вода вытесняет более плотную воду на востоке. Здесь слабые ветры, обильные осадки, адвекция на восток воды с низкой соленостью, субдукция соленой воды на запад и нисходящие экваториальные волны Кельвина или Россби являются факторами, которые способствуют формированию глубокого BLT. [ 5 ]
Значение BLT
[ редактировать ]До Эль-Ниньо теплый бассейн хранил тепло и был ограничен дальней западной частью Тихого океана. Во время Эль-Ниньо теплый бассейн мигрирует на восток вместе с сопутствующими осадками и аномалиями течений. В это время усиливается приток западных ветров , что усиливает событие. Используя данные корабля возможностей и причалов тропической атмосферы и океана (ТАО) в западной части Тихого океана, в течение 1992–2000 годов отслеживалась миграция теплого бассейна на восток и запад с использованием солености поверхности моря (SSS), температуры поверхности моря (SST), течения и подземные данные о проводимости в зависимости от температуры и глубины, полученные в различных исследовательских рейсах. [ 6 ] Эта работа показала, что во время западного течения BLT в западной части Тихого океана вдоль экватора (138 тот Е-145 тот И, 2 тот Н-2 тот S) составляла от 18 до 35 м, что соответствовало теплому ТПМ и служило эффективным механизмом хранения тепла. Формирование BLT обусловлено течениями , направленными на запад (т.е. сходящимися и погружающимися) вдоль экватора вблизи восточного края фронта солености, который определяет теплый бассейн. Эти западные течения вызываются нисходящими волнами Россби и представляют собой либо адвекцию BLT на запад, либо преимущественное углубление более глубокого термоклина по сравнению с более мелким галоклином из-за динамики волн Россби (т.е. эти волны способствуют вертикальному растяжению верхнего слоя воды). Во время Эль-Ниньо западные ветры гонят теплый бассейн на восток, позволяя пресной воде течь поверх местной более холодной/соленой/плотной воды на востоке.
Используя совмещенные модели атмосферы/океана и настроив перемешивание для устранения BLT за один год до Эль-Ниньо, было показано, что накопление тепла, связанное с BLT, является необходимым условием для большого Эль-Ниньо. [ 7 ] Было показано, что существует тесная связь между SSS и SST в западной части Тихого океана, а барьерный слой играет важную роль в поддержании тепла и импульса в теплом бассейне внутри стратифицированного слоя солености. [ 8 ] Более поздние работы, в том числе с участием дрифтеров Арго, подтверждают связь между миграцией теплого бассейна на восток во время Эль-Ниньо и накоплением тепла BLT в западной части Тихого океана. [ 4 ] Основное воздействие BLT заключается в поддержании мелкого смешанного слоя, что позволяет улучшить реакцию воздуха и моря. Кроме того, BLT является ключевым фактором в установлении среднего состояния, которое нарушается во время Эль-Ниньо/ Ла-Нинья. [ 9 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Спринталл Дж. и М. Томчак, Свидетельства существования барьерного слоя в поверхностном слое тропиков, Журнал геофизических исследований-Океаны, 97 (C5), 7305-7316, 1992.
- ^ Лукас Р. и Э. Линдстром, Смешанный слой западной экваториальной части Тихого океана, Журнал геофизических исследований-Океаны, 96, 3343-3357, 1991.
- ^ Сато, К., Т. Суга и К. Ханава, Барьерные слои в субтропических круговоротах мирового океана, Письма о геофизических исследованиях, 33 (8), 2006.
- ^ Jump up to: а б Миньо Дж., КдБ Монтегут, А. Лазар и С. Краватт, Контроль солености на глубине смешанного слоя в мировом океане: 2. Тропические районы, Журнал геофизических исследований-Океаны, 112 (C10), 2007.
- ^ Боск, К., Т. Делькруа и К. Мэйс, Изменчивость барьерного слоя в теплом бассейне западной части Тихого океана с 2000 по 2007 год, Журнал геофизических исследований-Океаны, 114, 2009.
- ^ Делькруа, Т. и М. Макфаден, Межгодовая соленость поверхности моря и изменения температуры в теплом бассейне западной части Тихого океана в 1992-2000 гг., Журнал геофизических исследований-Океаны, 107 (C12), 2002.
- ^ Маес, К., Дж. Пико и С. Беламари, Важность барьерного слоя солености для формирования Эль-Ниньо, Журнал климата, 18 (1), 104-118, 2005.
- ^ Мэйс, К., К. Андо, Т. Делькруа, В.С. Кесслер, М.Дж. МакФаден и Д. Ремих, Наблюдаемая корреляция поверхностной солености, температуры и барьерного слоя на восточной окраине теплого бассейна в западной части Тихого океана, Письма о геофизических исследованиях, 33 (6), 2006.
- ^ Мэйс, К. и С. Беламари, О влиянии барьерного слоя солености на среднее состояние Тихого океана и ENSO, Sola, 7, 97-100, 2011.