為什麼在格陵蘭島附近的冬季海冰下降為歐洲提供更酷的氣候

為什麼在格陵蘭島附近的冬季海冰下降為歐洲提供更酷的氣候

一個近期的氣候變化的最顯著的特徵是下降 夏天北極海冰。 今年夏天冰損對北方社會的影響 北極生態系統,和氣候都 當地 並進一步 遠處,已經感受到了。

少眾所周知的是,冬季海冰如格陵蘭島和冰島海,那裡過去30年的減少是無與倫比的,因為1900,當時在該地區冰記錄以來的急劇變化的區域。

在發表的一項研究 自然氣候變化,我們表明,這個次極地區海冰的消失正在影響到形成最深部分的濃水的產生。 大西洋經向翻轉環流 (AMOC)。 AMOC是一個海洋環流,在大西洋上層向北帶來溫暖的熱水,向下流動的冷水向南流動。 因此,這些變化的影響可能意味著西歐氣候變涼。

損耗冬季海冰

AMOC中的大部分濃水都是在格陵蘭和冰島海域通過從海洋向大氣傳遞熱量和水分而產生的。 傳熱使這些地區的地表水變得更冷,更咸,更密集,從而產生了一定的水分 對流傾覆 的水柱。 它還可以溫暖世界的這一部分的氣氛,往往造成在該地區的衛星圖片看到鮮明的雲層。

多少傳熱,或大氣強迫,發生依賴於海氣溫度差的大小和表面的風速。 因此,它通常是在附近的海冰邊緣,其中冷幹空氣極地首先與溫暖的表層水接觸最多的。

北極風暴在冰島附近的風暴條件下的R / V Knorr,從海洋到大氣的熱量和水分都有很大的轉移。 KjetilVåge

海冰撤退和海洋對流

在我們的研究中,我們發現冬季海冰的退縮導致格陵蘭島和冰島海洋的海洋對流強度大幅減少。 這些變化提高了這些地區從海洋向大氣轉移的熱量的可能性,導致AMOC變弱,這反過來意味著較少的亞熱帶水向北流動,最終可能使歐洲降溫。


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另外一個大的大氣強迫,海洋對流通常發生在地區,那裡是一個弱的​​垂直密度對比,通常在被稱為氣旋環流封閉的洋流。 這使得更容易對流傾覆延伸到在海洋更深處。 直到最近,被用於預處理海洋對流在格陵蘭島和冰島海洋環流將分別位於靠近冰邊緣,因此,大氣迫使大,造成強對流翻轉。

然而,海冰的冬季撤退現在已經將最大氣壓區域從這些迴轉中移開。 換句話說,強迫最大的區域和最容易受深海對流影響的區域已經分開。 自1970s以來,這導致冰島和格陵蘭海上的這種強迫或從海洋到大氣的熱量傳遞的幅度大約減少了20%。

冰濃度在冰島附近的風暴條件下的R / V Knorr,從海洋到大氣的熱量和水分都有很大的轉移。 KjetilVåge對海洋和歐洲的影響

使用混合層海洋模式,我們已經調查了這減少大氣強迫的影響。 在格陵蘭海,我們表明,在強制減少可能會導致海洋對流有本質的根本性轉變。 事實上,我們的模型結果表明,從中間深度對流狀態,在其中只淺對流發生的變化。

作為格陵蘭海提供了很多填充Nordic海中期深度水的,這種轉變已改變這些海域的溫度和鹽度的特性的潛力。 在冰島海,我們表明,在大氣強迫一個持續減少有減弱該最近已顯示以提供濃水的第三到本地海洋環流的電位 AMOC的深層部分.

觀察,代理和模型模擬 表明最近AMOC的弱化已經發生,並且模型預測這種放緩將持續下去。 AMOC的這種削弱將對北大西洋和西歐的氣候產生巨大影響。 特別是,它會減少地表向西歐輸送的溫水量。 這將減少保持該地區氣候溫和的熱源。

儘管關於AMOC的動態存在相當大的爭議,但其目前和預測下降的一種提議機制是表面水的清新 - 例如由於格陵蘭冰蓋的融水增強。 較低的鹽度會降低地表水的密度,使海洋對流更加困難。

然而,大部分淡水排放很容易通過土壤向赤道輸出 邊界電流系統 周圍的格陵蘭島。 這限制了在發生海洋對流的格陵蘭島和冰島海洋中直接擴散到迴旋中。 因此,需要進一步開展工作,以確定這種淡水滲透到北大西洋的方式和地點以及時間尺度。

然而,我們的研究結果表明,AMOC減速的其他可能機制可能正在起作用,例如大氣強迫的幅度減小會引發格陵蘭島和冰島海域的對流傾覆。 這一過程也將導致AMOC放緩,再次減少歐洲經歷的變暖。 我們的研究結果強調了這樣一種觀點,即溫暖的歐洲需要寒冷的北大西洋,這樣可以將大量的熱量和水分從海洋轉移到大氣中。 因此,北大西洋變暖伴隨著冬季海冰的退縮,有可能通過減緩AMOC而導致歐洲降溫。

這些轉移是否繼續下降到未來仍然是一個懸而未決的問題,它們對AMOC和歐洲氣候的影響也是如此。

關於作者談話

肯特·摩爾是加拿大多倫多大學的物理學教授。
Ian Renfrew是東英吉利大學氣象學教授。
KjetilVåge是卑爾根大學物理海洋學研究科學家。
Robert Pickart是伍茲霍爾海洋研究所物理海洋學的高級科學家。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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