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《有效涡旋携带温暖的海水横跨大西洋》

  • 来源专题：物理海洋学知识资源中心
  • 编译者： cancan
  • 发布时间：2018-10-29

  • 在南非附近形成的涡旋可以将水从大西洋的广阔区域捕获并运输到巴西，并在此过程中对全球气候做出重要贡献。
    针尖之穴阿古拉斯是南非的岩石岬角。它作为非洲大陆最南端的位置意味着它突出到印度洋和大西洋相遇的地区，而阿古拉斯海流——南非东海岸的一股迅速强劲的流动在这里回归。在这个盆地中，由于来自印度洋的大量暖咸水渗入大西洋，因此发生了泄漏。这种运输被称为Agulhas Leakage，是南大西洋环流的重要贡献者。
    涡旋是旋转的圆柱型水体，从泄漏处分离出来的Agulhas涡旋使得它们内部的水域保持紧密的状态。几年后，它们慢慢穿越大西洋，并向巴西海岸方向移动。通过将卫星表面观测数据和海面下Argo浮标收集数据相结合，PML公司的科学家们追踪了三个涡旋的生命周期，并对世界各地海洋水域的史诗之旅有了更深入的了解。
    利用卫星图像，研究人员追踪了南非西部开普盆地形成的两个涡旋。这两个直径200公里的涡旋大约两年后到达大西洋中脊，在那里它们合并形成了第三个涡旋，并以这一形式继续着它们的漫长旅程，最终消散在一年后到达巴西海岸的大陆架时。通过分析Argo浮标的剖面图，发现这些稳定的涡旋可以延伸到超过1500米的深度，并且它们的动力过程受到沿其沿线遇到的海脊影响。
    将水运输到遥远的海洋是一个更大图景的重要组成部分。这些涡旋构成了大西洋经向翻转环流(AMOC)，这是一个巨大的洋流系统，热量和盐在其中重新分布到整个海洋，是全球地球系统和气候不可或缺的一个组成部分。

  • 原文来源：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2018JC013909
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相关报告

  • 《湾流区的涡旋是北大西洋副热带环流圈 获取铁元素的重要渠道》
    • 来源专题：物理海洋学知识资源中心
    • 编译者：cancan
    • 发布时间：2018-12-03
    • 北大西洋副热带环流圈的固氮作用是非常强的，这主要是受蓝藻活动的影响，而蓝藻对于铁元素的需求非常高。从全球范围内来看，北大西洋因为靠近撒哈拉沙漠，所以吸收了较多的大气尘埃。因此，这些尘埃长久以来一直被认为为北大西洋海域的浮游植物提供了丰富的铁元素。然而这些尘埃中的铁元素到底有多少会溶解在海水中，并被有机配体稳定在其中，目前仍有广泛的争议。另外，尘埃的沉降随风暴活动、区域和季节不同而有显著的变化，具有非常明显的区域特征和偶发性。实际上，冬季副热带环流圈西侧表层水的溶解铁浓度最低能达到0.09 nmol kg?¹。因此，在副热带环流圈中需要考虑其他所有可能的铁元素来源。 由于缺乏高质量的铁元素观测数据，还没有科学家研究湾流区的涡旋对铁元素输运的贡献。该研究通过整合能够分辨中尺度涡的卫星数据集和北大西洋GEOTRACES断面观测的溶解铁数据（GA03；图1，图2），定量评估了湾流区涡旋为北大西洋副热带环流圈提供铁元素的可能作用。通过分析观测的铁元素数据和卫星数据，作者计算得出：冷涡跨越副热带环流圈西北边缘输送净的铁元素通量为0.3 ± 0.17 × 10? mol Fe yr?¹，这一量值占大气尘埃沉降为副热带环流圈提供铁元素量值的15%。因此该研究认为冷涡输送的铁元素是北大西洋副热带环流圈中铁元素的一个重要来源。这种涡旋携带并输运的铁元素输运通量的多少取决于三个方面：1）每年穿越湾流的冷涡个数；2）每个涡旋所携带的溶解铁含量；3）涡旋中留在副热带环流圈中的铁元素含量，而不能被重新夹带进入湾流。 图1 GA03-铁元素观测站位分布及卫星高度计观测的湾流和冷涡。AVISO卫星高度计观测的海表面高度（黑色等值线表示0.52和0.55m）显示：6号站于2011年11月14日进行采样观测，该站正好位于一个冷涡的边缘。周平均的AVISO数据显示，这个冷涡在2011年9月28日-10月8日之间从湾流脱落。 图2 GA03断面观测的一个冷涡垂直结构。a-d显示了西侧陆坡海域的贫氧、低盐、高铁、高磷水向东侧副热带环流圈的富氧、高盐、低铁、低磷水的过渡。铁元素观测站位用数字标注，采样深度用黑点表示。湾流东侧（3号站附近），等密度线上凸显示出冷涡特征（6号站）。另外两个观测站处于湾流中，对氧（a）、盐度（b）和磷（d）进行了加密观测，相对于铁元素的分布（c）更清晰地捕捉到副热带环流圈与涡旋之间的过渡。灰色填充代表地形；网格外插没有覆盖的区域用白色表示。 广泛来说，涡旋携带并输运铁元素在其他相似的副热带海域同样重要，包括南大西洋和北太平洋。因此，涡旋输送的铁和多种营养盐对局地和区域的生物地球化学过程有重要影响，并在寡营养盐海域的初级生产力、固氮作用和碳循环过程中扮演着非常重要的角色，但却时常被低估。 原文题目： Gulf Stream rings as a source of iron to the North Atlantic subtropical gyre 来源： https://www.nature.com/articles/s41561-018-0162-0 （全球海洋科技发展动态2018年第九期 丁扬 编译）
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  • 《大西洋经向翻转环流下缘的形成严重依赖于大西洋-北极混合》
    • 来源专题：全球海洋科技信息监测平台
    • 编译者：於维樱
    • 发布时间：2024-10-10
    •       大西洋经向翻转环流（AMOC）在全球气候中发挥着关键作用。大西洋经向翻转环流的近海面分支（上缘）将热量和盐分从赤道向北输送，有助于抵消中纬度地区（尤其是欧洲中部、Scandinavia半岛）的大气降温，从而缓和区域气候。在高纬度地区，形成了较冷、较新鲜和较稠密的水团（AMOC下缘），这些水团通过深海洋流向赤道移动。因此，要维持大西洋中温暖而有浮力的海水向北流动，就需要高密度海水不断下沉。古气候记录显示，在上一个冰川周期中，高密水形成的强度和位置与全球气温的剧烈波动之间存在密切联系。此外，模拟研究表明，高密水形成过程的终止可能是未来气候的一个潜在临界点。东亚极地北大西洋（eSPNA）和北欧海域的深水形成对维持大西洋经向翻转环流（AMOC）的下缘至关重要，对全球气候具有重要影响。然而，目前仍不确定哪些过程决定了深水的形成，以及大西洋和北冰洋水域对下缘的贡献程度。       为了解决这个问题，发表在《Nature Communications》上的一项研究利用拉格朗日轨迹诊断了一个全球涡旋解析海洋模式，该模式与最近的观测结果非常吻合，突出显示eSPNA是AMOC下缘的主要来源。AMOC下缘由72%的大西洋水域和28%的北极水域组成，其密度和深度主要取决于大西洋和北极的混合，主要是在丹麦海峡附近。与此相反，大西洋水域通过沿北欧海洋东部外围的海气相互作用获得密度，但没有进入北冰洋，对下缘的贡献几乎为零。 （张雯哲 编译；於维樱 审校）
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