海洋物理泵
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增加128 km3（7%）
Peterson et al., Science, 2002, 298: 2171-2173
北大西洋深层水流速在减慢吗？
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
北大西洋深层水流速在减慢吗？
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
The day after tomorrow产生背景
1985年， Wallace Broecker指出，热盐环流有两种模式，其 一为运转，其二为停止，而且二者之间可以很容易地切 换； 地球冰期与间冰期的转换有可能是热盐环流模式转换所导致。 （Nature, 315: 21-26）
1990s，模式学家研究显示，大气CO2的增加会导致气温上升， 进而导致输入北大西洋淡水的增加，使热盐环流崩溃。
Broecker，Science，1997，278：1582-1588
北大西洋深层水的形成在减少吗？
Dickson等，Nature，2002，416：832-836
深层水形成的难度在增加！
S：-0.01/a
Dickson等，Nature，2002，416：832-836
北大西洋深层水形成难度增大的可能原因
作用。
在本世纪有45%。如果全球同心协力遵守气候政 策，100年后仍将有25%的机会发生。
热盐环流崩溃：未来是否会发生？
MIT物理海洋学家Carl Wunsch认为： “这个故事是欺骗性的，这就象在一个城市
随机选了5天进行气温的观测，然后得出结论说 气温正在变冷或变暖一样” 。
热盐环流崩溃的可能效应—全球气温变化
热盐环流为何如此脆弱?
北大西洋由南向北输送的水体： S=35.8, V=15 Sv (106 m3/s)
通过白令海峡与北冰洋输送的水体： S=32， V=1 Sv
降雨与陆地径流输送的水体： S=0， V=0.3 Sv
上述水体形成深层水：S=34.91， V=16.3 Sv 如果淡水输入量增加50%，即0.45 Sv，则形成的深层水 的盐度为 S = 34.59。
热盐环流为何如此脆弱?
为补偿盐度由35.8变化为34.59所导致的密度降低， 冬季深层水形成时表层水的温度需要额外降低 1.4C。
但即使这得到了补偿，全球的盐收支平衡仍被打 破了。为了恢复盐的平衡，传送带必须以两倍的 速率输送水体。
历史上是否发生过热盐环流的崩溃？
新仙女木时期：12.9~11.5 ka BP 北大西洋表层海水温度下降
Rahmstorf，Nature，2002，419：207-214
热盐环流崩溃的可能效应
欧洲水灾和暴风雨的频率增加； 全球上层海洋营养盐浓度降低，减少20%的浮游生物，
其中北大西洋将减少一半； 海洋渔业资源将减少，特别是太平洋与印度洋； 热带地区将更加炎热； 全球降雨模式将改变； 季风消失，亚洲将更干旱； 降低海洋对大气CO2的吸收，形成全球变暖的正反馈
Laurentide 冰川位置
St Lawrence河 Hudson河
密西西比河
淡水的增加，热盐环流的减 弱，气候变冷
Clark等，Science， 2001， 293：283-287
淡水输入—NADW形成之机制模型
热盐环流崩溃：未来是否会发生？
美国气象学家Michael Schlesinger计算认为： 热盐环流停止的概率，在未来200年内有70%，
北大西洋深层水确实在非常快地减速！
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流速降低约30%！
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
令人意外的结果
几乎没有科学家想到热盐环流会如此迅速地减速； 模型结果显示，如果全球气温不升高4-5C的话，淡
水的增加不可能使热盐环流崩溃，但现在气温仅升 高了0.6 C。 IPCC的报告预测，21世纪末，热盐环流的流速才降 低25%。 目前观测到的北大西洋淡水增加量仅4000 km3，无法 支持所观察到的流速降低程度； 北欧的气温没有明显的降低。
开始南向旅程，在南大洋加入新形成的寒冷的南极 底层水，沿深海流经大西洋、印度洋、太平洋。
在太平洋、印度洋上升至表层，并流回大西洋。 深层水在运移过程中通过有机物的降解及沉积物的
扩散作用不断富集无机营养盐N、P、Si和CO2 。 整个环流大约是1000年。
为何仅在北大西洋与南大洋有深层水形成？
海洋物理泵
The day after tomorrow产生背景
1751年，Henry Ellis船长发现亚热带北大西洋 1200m水体的低温现象。
1950s，物理海洋学家Henry Stommel发现海洋表 层水流动路径与深层水不同。
1984年，海洋化学家Wallace Broecker确定全球热 盐环流的框架。
主要山脉的位置以及盛行 风的存在导致北大西洋由 蒸发损失的淡水量大于其 由降雨和陆地径流提供的 淡水量，因此北大西洋海 水具有较高盐度。
南大洋海冰的形成释放出 高盐的盐卤水。
太平洋：盐度太低。 印度洋：温度太高。
海洋深层水形成的比例
北大西洋：47% 南大洋：52%
PO4*=PO4+O2/175-1.95 mol/kg
2003年，美国五角大楼发表题为“Imagining the unthinkable” 报告，描述了热盐环流所导致的快速气候变化将如何对全社 会以及各国和平共存的威胁。
2004年，The day after tomorrow 拍摄。
海洋中最大的物理泵：热盐环流—全球传送带
全球热盐环流
到达北大西洋高纬度的盐度较高、较温暖的表层水 在冬季被冷却，沉降至较大深度，此过程称为“深 层水的形成”。
10C；大西洋海冰向南延伸至 45N。 约11.5 ka BP，在不到20年的时 间，北大西洋的海冰迅速北撤， 气候开始变暖，邻近大陆温度在 50年内增加7 C，进入间冰期
热盐环流变化所致
Muscheler等，Nature，2000，408：567-570
历史上是否发生过热盐环流的崩溃？
北冰洋
Hudson海峡
Peterson et al., Science, 2002, 298: 2171-2173
北大西洋深层水流速在减慢吗？
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
北大西洋深层水流速在减慢吗？
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
The day after tomorrow产生背景
1985年， Wallace Broecker指出，热盐环流有两种模式，其 一为运转，其二为停止，而且二者之间可以很容易地切 换； 地球冰期与间冰期的转换有可能是热盐环流模式转换所导致。 （Nature, 315: 21-26）
1990s，模式学家研究显示，大气CO2的增加会导致气温上升， 进而导致输入北大西洋淡水的增加，使热盐环流崩溃。
Broecker，Science，1997，278：1582-1588
北大西洋深层水的形成在减少吗？
Dickson等，Nature，2002，416：832-836
深层水形成的难度在增加！
S：-0.01/a
Dickson等，Nature，2002，416：832-836
北大西洋深层水形成难度增大的可能原因
作用。
在本世纪有45%。如果全球同心协力遵守气候政 策，100年后仍将有25%的机会发生。
热盐环流崩溃：未来是否会发生？
MIT物理海洋学家Carl Wunsch认为： “这个故事是欺骗性的，这就象在一个城市
随机选了5天进行气温的观测，然后得出结论说 气温正在变冷或变暖一样” 。
热盐环流崩溃的可能效应—全球气温变化
热盐环流为何如此脆弱?
北大西洋由南向北输送的水体： S=35.8, V=15 Sv (106 m3/s)
通过白令海峡与北冰洋输送的水体： S=32， V=1 Sv
降雨与陆地径流输送的水体： S=0， V=0.3 Sv
上述水体形成深层水：S=34.91， V=16.3 Sv 如果淡水输入量增加50%，即0.45 Sv，则形成的深层水 的盐度为 S = 34.59。
热盐环流为何如此脆弱?
为补偿盐度由35.8变化为34.59所导致的密度降低， 冬季深层水形成时表层水的温度需要额外降低 1.4C。
但即使这得到了补偿，全球的盐收支平衡仍被打 破了。为了恢复盐的平衡，传送带必须以两倍的 速率输送水体。
历史上是否发生过热盐环流的崩溃？
新仙女木时期：12.9~11.5 ka BP 北大西洋表层海水温度下降
Rahmstorf，Nature，2002，419：207-214
热盐环流崩溃的可能效应
欧洲水灾和暴风雨的频率增加； 全球上层海洋营养盐浓度降低，减少20%的浮游生物，
其中北大西洋将减少一半； 海洋渔业资源将减少，特别是太平洋与印度洋； 热带地区将更加炎热； 全球降雨模式将改变； 季风消失，亚洲将更干旱； 降低海洋对大气CO2的吸收，形成全球变暖的正反馈
Laurentide 冰川位置
St Lawrence河 Hudson河
密西西比河
淡水的增加，热盐环流的减 弱，气候变冷
Clark等，Science， 2001， 293：283-287
淡水输入—NADW形成之机制模型
热盐环流崩溃：未来是否会发生？
美国气象学家Michael Schlesinger计算认为： 热盐环流停止的概率，在未来200年内有70%，
北大西洋深层水确实在非常快地减速！
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ流速降低约30%！
Bryden等，Nature，2005，438：655-657
令人意外的结果
几乎没有科学家想到热盐环流会如此迅速地减速； 模型结果显示，如果全球气温不升高4-5C的话，淡
水的增加不可能使热盐环流崩溃，但现在气温仅升 高了0.6 C。 IPCC的报告预测，21世纪末，热盐环流的流速才降 低25%。 目前观测到的北大西洋淡水增加量仅4000 km3，无法 支持所观察到的流速降低程度； 北欧的气温没有明显的降低。
开始南向旅程，在南大洋加入新形成的寒冷的南极 底层水，沿深海流经大西洋、印度洋、太平洋。
在太平洋、印度洋上升至表层，并流回大西洋。 深层水在运移过程中通过有机物的降解及沉积物的
扩散作用不断富集无机营养盐N、P、Si和CO2 。 整个环流大约是1000年。
为何仅在北大西洋与南大洋有深层水形成？
海洋物理泵
The day after tomorrow产生背景
1751年，Henry Ellis船长发现亚热带北大西洋 1200m水体的低温现象。
1950s，物理海洋学家Henry Stommel发现海洋表 层水流动路径与深层水不同。
1984年，海洋化学家Wallace Broecker确定全球热 盐环流的框架。
主要山脉的位置以及盛行 风的存在导致北大西洋由 蒸发损失的淡水量大于其 由降雨和陆地径流提供的 淡水量，因此北大西洋海 水具有较高盐度。
南大洋海冰的形成释放出 高盐的盐卤水。
太平洋：盐度太低。 印度洋：温度太高。
海洋深层水形成的比例
北大西洋：47% 南大洋：52%
PO4*=PO4+O2/175-1.95 mol/kg
2003年，美国五角大楼发表题为“Imagining the unthinkable” 报告，描述了热盐环流所导致的快速气候变化将如何对全社 会以及各国和平共存的威胁。
2004年，The day after tomorrow 拍摄。
海洋中最大的物理泵：热盐环流—全球传送带
全球热盐环流
到达北大西洋高纬度的盐度较高、较温暖的表层水 在冬季被冷却，沉降至较大深度，此过程称为“深 层水的形成”。
10C；大西洋海冰向南延伸至 45N。 约11.5 ka BP，在不到20年的时 间，北大西洋的海冰迅速北撤， 气候开始变暖，邻近大陆温度在 50年内增加7 C，进入间冰期
热盐环流变化所致
Muscheler等，Nature，2000，408：567-570
历史上是否发生过热盐环流的崩溃？
北冰洋
Hudson海峡