Циркуляция океана играет центральную роль в регулировании климата и поддержании морской жизни путем переноса тепла, углерода, кислорода и питательных веществ по всему Мировому океану. По мере дальнейшего накопления антропогенных парниковых газов в атмосфере, меридиональная обратная циркуляция (MOC) играет все более важную роль в поглощении антропогенного тепла и углерода в глубоководные слои океана, модулируя тем самым течение изменения климата.
Взаимодействия между MOC и климатом плохо изучены и подчеркивают необходимость расширения наблюдений, улучшения понимания процессов и надлежащего представления моделей циркуляции океана в нескольких пространственных и временных масштабах.
Океан находится в постоянном движении. Благодаря передаче тепла, углерода, планктона, питательных веществ и кислорода по всему миру океанская циркуляция регулирует глобальный климат и поддерживает первичную продуктивность и морские экосистемы, что имеет широкие последствия для мирового рыболовства, туризма и судоходства.
Поверхностные и подземные течения, апвеллинг, спуск, поверхностные и внутренние волны, перемешивание, вихри, конвекция и некоторые другие формы движения действуют совместно, формируя наблюдаемую циркуляцию мирового океана.
МЕХАНИЗМЫ
Глобальную циркуляцию океана можно разделить на два основных компонента:
- - быструю, обусловленную ветром, верхнюю циркуляцию океана
- - медленную и глубокую циркуляцию океана.
Ветровая циркуляция обусловлена преобладанием ветров, восточных ветров в тропиках и западных ветров в средних широтах. Когда над поверхностью океана дует ветер, верхний океан движется в равновесии сил трения и Кориолиса, известном как транспорт Экмана. Этот механизм управляет сетчатым переносом воды перпендикулярно ветру (справа в Северном полушарии и слева в Южном полушарии). Этот транспорт приводит к расхождениям и конвергенции, которые, соответственно, приводят к подъему уровня воды вверх (т.е. восходящему движению внутренних вод) и вниз по течению (т.е. потоплению поверхностных вод).
ЦИРКУЛЯЦИЯ ОКЕАНА: РЕГУЛЯТОР КЛИМАТА
Циркуляция океана оказывает глубокое воздействие на среднее состояние и изменчивость климатической системы. Экваториальное популяции и полюсная дивергенция холодных, питательных и углеродосодержащих вод поддерживает прохладные температуры вдоль экватора, большое выделение природного углерода и кислорода, биологическую продуктивность и интенсивное поглощение тепла. Последующий меридиональный перенос тепла к полюсам и его потеря в атмосферу смягчает климат в регионах со средней и высокой широтой (например, в Северо-Западной Европе).
БИОГЕОХИМИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА
Океан поглощает более четверти антропогенных выбросов CO2 каждый год в результате взаимодействия, включающего сложный углеродный цикл и циркуляцию. Как и поглощение тепла, поглощение углерода океаном происходит в основном в высоких широтах. В Северной Атлантике образование и затопление CO2 служит воротами для хранения антропогенного углерода на глубине.
Южный океан также является одним из основных поглотителей антропогенного углерода, на долю которого приходится почти половина мирового поглощения. В результате апвеллинга в этом регионе старые глубинные воды доиндустриального периода подвергаются воздействию высоких концентраций CO2 в атмосфере. Однако поглощение углерода в этом регионе отражает тонкий баланс между интенсивным поглощением антропогенного углерода и естественным газопоглощением из-за богатого углеродом содержания этих вышележащих вод. Будущее этого баланса неясно, что требует более глубокого понимания физической и биогеохимической динамики Южного океана.
НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ОКЕАНА: СЕРЬЁЗНАЯ ПРОБЛЕМА
Наблюдение за циркуляцией океана по своей природе является сложной задачей, в связи с его длительными временными рамками и большой пространственной протяженностью . Однако приложенные усилия в области наблюдений радикально улучшили наше понимание циркуляции океана.
Спутниковые альтиметрические наблюдения высоты поверхности моря, например, позволили получить убедительные данные о полях поверхностной скорости и пространственно-временной изменчивости ветровой циркуляции.
Благодаря эксперименту по изучению циркуляции Мирового океана и другим гидрографическим исследованиям Мирового океана компоненты и структура MOC были четко определены гидрографическими измерениями температуры, солености, содержания O2 , питательных веществ и других индикаторов. Эти измерения, хотя и необходимы для базового понимания MOC , дают лишь общее представление об океане в определенное время и регионе, и поэтому остаются значительные пробелы в наблюдениях за MOC , включая ее временную и пространственную изменчивость.
БУДУЩИЕ ПРОГНОЗЫ
По мере накопления парниковых газов в атмосфере ожидается ослабление MOC , поскольку потепление и таяние льдов в высоких широтах снижает плотность воды в верхних слоях океана и тем самым увеличивает стратификацию водной толщи.
