为什么在格陵兰岛附近的冬季海冰下降为欧洲带来更冷的气候

为什么在格陵兰岛附近的冬季海冰下降为欧洲带来更冷的气候

一个近期的气候变化的最显着的特征是下降 夏季北极海冰。 今年夏天冰雪损失对北方社会的影响 北极生态系统,和气候都 当地 并进一步 远处,已经感受到了。

少众所周知的是,冬季海冰如格陵兰岛和冰岛海,那里过去30年的减少是无与伦比的,因为1900,当时在该地区冰记录以来的急剧变化的区域。

在发表的一项研究 自然气候变化,我们表明,在这个次极地区海冰的损失正在影响密集的水的生产,形成了最深的部分 大西洋经向翻转环流 (AMOC)。 AMOC是一个海洋环流,它从大西洋上层的热带向北运送温暖的水,在深处向南流入冷水。 因此,这些变化的影响可能意味着西欧气候变凉。

损耗冬季海冰

AMOC中的大部分稠密水通过将热量和湿气从海洋转移到大气而在格陵兰和冰岛海域生产。 传热使这些地区的地表水变得更冷,更浓,更致密,从而导致了地表水的流失 对流倾覆 的水柱。 它还可以温暖世界的这一部分的气氛,往往造成在该地区的卫星图片看到鲜明的云层。

多少传热,或大气强迫,发生依赖于海气温度差的大小和表面的风速。 因此,它通常是在附近的海冰边缘,其中冷干空气极地首先与温暖的表层水接触最多的。

北极风暴R / V Knorr在冰岛附近的风暴条件下,那里有大量的热量和湿气从海洋转移到大气中。 KjetilVåge

海冰撤退和海洋对流

在我们的研究中,我们发现冬季海冰的退缩导致格陵兰岛和冰岛海洋的海洋对流强度大幅度降低。 这些变化增加了这些地区从海洋传输到大气的热量减少的可能性,导致AMOC较弱,这反过来意味着较少的亚热带水向北带来,最终可能使欧洲降温。


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另外一个大的大气强迫,海洋对流通常发生在地区,那里是一个弱的垂直密度对比,通常在被称为气旋环流封闭的洋流。 这使得更容易对流倾覆延伸到在海洋更深处。 直到最近,被用于预处理海洋对流在格陵兰岛和冰岛海洋环流将分别位于靠近冰边缘,因此,大气迫使大,造成强对流翻转。

然而,冬季的海冰撤退现在已经将最大气压强迫的地区从这些回旋中转移出去。 换句话说,强迫最大的区域和最易受深海对流影响的区域已经分开。 自从1970s以来,这导致了这种强迫的幅度大约减少了20%,或者从海洋到大气的热量传递在冰岛和格陵兰海上旋转。

冰浓度R / V Knorr在冰岛附近的风暴条件下,那里有大量的热量和湿气从海洋转移到大气中。 KjetilVåge对海洋和欧洲的影响

使用混合层海洋模式,我们已经调查了这减少大气强迫的影响。 在格陵兰海,我们表明,在强制减少可能会导致海洋对流有本质的根本性转变。 事实上,我们的模型结果表明,从中间深度对流状态,在其中只浅对流发生的变化。

作为格陵兰海提供了很多填充Nordic海中期深度水的,这种转变已改变这些海域的温度和盐度的特性的潜力。 在冰岛海,我们表明,在大气强迫一个持续减少有减弱该最近已显示以提供浓水的第三到本地海洋环流的电位 AMOC的深层部分.

观测,代理和模型模拟 表明AMOC最近出现了疲软,模型预测这种放缓将持续下去。 AMOC的这种弱化将对北大西洋和西欧的气候产生巨大的影响。 特别是,它会减少在地表输送到西欧的温水量。 这将减少保持该地区气候良性的热源。

尽管对AMOC的动态有相当多的争论,但其目前和预测的下降的一个提议机制是地表水的清新 - 例如由于格陵兰冰原融化水的增强。 较低的盐度降低了地表水的密度,使海洋对流更难发生。

但是,这种淡水的大部分排放都是通过海洋输送到赤道的 边界电流系统 周围格陵兰。 这限制了在发生海洋对流的格陵兰和冰岛海域直接传播到回旋区。 因此需要做更多的工作来确定这种淡水如何以及在何处以及在何种时间尺度上渗透到北大西洋。

然而,我们的研究结果表明,其他可能的AMOC减速机制可能正在起作用,例如减少引发格陵兰岛和冰岛海对流翻转的大气强迫的幅度。 这个过程也会导致AMOC放缓,同样也会减少欧洲经历的变暖。 我们的研究结果强化了这样一个观点,即一个温暖的欧洲需要一个北大西洋的冷水,这样可以将大量的热量和湿气从海洋转移到大气中。 因此,北大西洋变暖并伴随着冬季海冰的退缩,因此可能导致AMOC放缓,从而导致欧洲降温。

这些转移是否继续下降到未来还是一个悬而未决的问题,它们对AMOC和欧洲气候的影响也是一个悬而未决的问题。

作者简介谈话

肯特·摩尔是加拿大多伦多大学的物理学教授。
Ian Renfrew是东安格利亚大学气象学教授。
KjetilVåge是卑尔根大学物理海洋学研究科学家。
Robert Pickart是伍兹霍尔海洋研究所物理海洋学高级科学家。

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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