第5章补充 温盐环流与海洋深层水.ppt

南極底層水
• Antarctic Bottom Water, AABW • 來源：
南極的威德海(Weddell Sea) 羅斯海(Ross Sea)水域。
• 為南極繞極水(Antarctic Circumpolar Water, AACP)以及附近大陸棚海水之混合體
• 冬季時，由於冷卻以及結冰作用， 海水σ_t 密度增至27.96以上，會沿著陸棚邊緣下 沈直至深海海底
流
•海流也會影響海面溫度。
海水的分層結構 (依溫度變化分層)
陽光照射 (波浪、海流的混合)
Q：為何深水層溫 度最低約為1度？
海水隨溫度的分層現象， 在低緯度區最明顯，高緯度區不明顯， 中緯度區夏季較明顯，冬季較不明顯。 Why？ 因海水表面溫度不同
海水的鹽度垂直結構
海面結冰時， 會將鹽類釋放 到下層，使得 表層鹽度低， 深層鹽度高。
溫鹽環流與海洋深層水
～全球海洋運輸帶
海水的盐度、温度 全球大洋传送带
溫鹽環流與海洋深層水
～全球海洋運輸帶
海水的盐度、温度 全球大洋传送带
海水中的鹽類
•主要成分為氯化鈉、氯化鎂等。 •大多以離子狀態存在。 •在大洋中除了碳會受到生物作用而造成些
微變化，其他主要元素的比值是定值。
海水鹽類的輸入與輸出
引發劇烈的氣候變化
溫鹽環流在北大西洋由於又冷又鹹 密度變大而下沈至深海 繼續往南大西洋流動
在非洲南端及南極洲之間流進印度洋 這些海水繼續往東進入太平洋
而且逐漸上升，形成較淺較暖的洋流 再繞了個圈流入印度洋
最後進入南大西洋，往北至北大西洋
北大西洋深層水
• Atlantic Deep Water, NADW • 北極海區冬季時亦理應生成類似的底層水，
Q：在高緯度地區，兩曲線差異較大，鹽度明顯降低，這 是為什麼呢？
海水表面的鹽度變化
因融冰注入淡水
低
因 河
低低
低 低
川
低高
注
入
淡
高
水
高 高
因副熱帶高壓籠罩，蒸發量＞降雨量
海水表面的溫度變化
低
高 低 •因日照程度不同，隨緯度增加，水溫越低。
海水表面的溫度變化
黑
赤
潮 由
高
道 洋
南
高
低
流
向
由
北
東
流
向
西
陰 離 子 輸 入
陽
離
子
輸
入
輸出
數億年來，海水鹽度維持不變→鹽類的輸入=輸出。
海水表面鹽度的變化
低
高 高
高 高
鹽度和(蒸發量-降水量)的關係
Q：為何不同緯度地區的蒸發量、降水量分布是如此呢？ 氣候(赤道為多雨的低壓帶、副熱帶為乾燥的高壓帶)
•海水表面鹽度與〝蒸發量降水量〞的曲線很類似。 若不考慮其他因素，當〝蒸發量降水量〞越大(蒸發量 ＞降水量)時，海水表面鹽度越高。
• 溫鹽環流(thermohaline 百度文库irculation) ： 因海水密度分佈不均，產生壓力梯度，形成的 海流
• 海水密度主要是受溫度、鹽度的影響，而溫鹽 變化最大即是赤道－極地
• 故溫鹽流主要是經向流。
三大洋主要的環流系統
. 摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed
http://www.soes.soton.ac.uk/teaching/courses/oa631/hydro.html
溫鹽環流與海洋深層水
～全球海洋運輸帶
海水的盐度、温度 全球大洋传送带
洋流
• 風吹流(wind-driven current) ： 風吹水流即成風吹流，此為海洋上層的主要海 流。 current 指較小尺度的運動， circulation指較大尺度的運動
可是由於北極海為陸塊以及海檻所圍繞， 所生成之底層水無法有效流出 • 不過，主要的表層海流均在格陵蘭南方匯集， 迫使海水下沈 • 另方面，海流匯集發生混合增密現象(Caballing effect)，混合水密度增大更易下沈 • 這股水團稱為由北往南流，水量很大。
北大西洋深层流
NADW
http://www.whoi.edu/oceanus/viewArticle.do?id=2335
摘自Thurman, H. V. (1993) "Essentials of Oceanography", 4th ed.
全球大洋传送带示意图
密度流(又稱深海洋流)
海水溫度與鹽度 (影響密度)不均勻所造成
深層海洋與大氣的交互作用
是靠移動緩慢的溫鹽環流來進行
高鹽低溫 表層水
將熱氣釋回大氣 溫暖表
面海水
• 隨後再向北、向東擴展
http://www.uib.no/People/ngfso/BIAC/
AABW分佈
From Talley 1999
大西洋水團分佈
摘自Stowe, K. (1995) "Exploring Ocean Science", 2th ed.
普通水
• Common Water, CW • NADW流過赤道後繼續向南流，與AACP相混
從大氣吸收熱
低鹽高溫 深層水
全球溫鹽環流由北大西洋下沉 在其經過的較暖的區域吸收能量
再帶至其冷區釋回大氣中 是一條重要的能量輸送帶
北極附近融冰釋出大量淡水流入大西洋 大幅度的海水溫度及鹽度變化 勢必干擾全球海洋的環流系統
海洋表層與深層交匯的溫鹽環流 整個環流有可能會變慢甚至停止 這將影響地表的氣溫與降水型態
全球溫鹽環流分佈
• NADW流量約為 20 SV
• 北太平洋的表層海流會送回大西洋，大約有8.5SV • 抵北大 西洋時此流之流量已增為18.5 SV
1SV =106 m3/sec
• 太平洋有1.5 SV會經由白令海峽(Bering Strait)進入大西洋， 0.1SV的水 會以水汽型態穿越巴拿馬地峽
海水蒸發使得 表層鹽度高， 深層鹽度低。
Q：中低緯度地區 的深海鹽度略增， 且和高緯度地區一 致，Why?
太平洋平均鹽度的垂直變化
South Atlantic (45S 50W)
• temperature (blue), salinity (green) and relative density (red) • Units: Temperature, degrees C; Salinity, p.s.u.; Density, kg m-3
合產 生一個新的水團普通水隨南極繞極流流動，
• 從好望角附近流進印度洋，繞過澳洲與紐西蘭 後流入太平洋，構成這兩大洋深層與底層水的 主體