太平洋环流速度减慢与绕南极大陆环流增强gldd.docx
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1、南太平洋洋环流速速度减慢慢与绕南南极大陆陆环流增增强杨冬红,杨杨学祥1 南极极大陆的的温度变变化对来自美美国“国家海海洋大气气管理局局(NOOAA)”卫星资资料(高高级甚高高分辨雷雷达)南南极地表表19882-20004年年温度趋趋势图的的分析结结果表明明,南极极极区地地表温度度的趋势势为冷,而而南极半半岛区(图图左偏上上)的趋趋势突出出地偏暖暖。以上上说的“地表温温度”是指南南极陆地地表面几几毫米和和海面的的,而不不是南极极地区大大气的温温度。对对南极极极区的趋趋势为冷冷的一个个可能的的解释是是,南极极四周海海水温度度偏暖,造造成在南南极大陆陆内陆有有更多的的降雪,从从而使南南极的高高地区域
2、域变冷。另另一个可可能的解解释是臭臭氧的减减少。通通常臭氧氧在极地地平流层层吸收紫紫外线使使平流层层增温,但但是臭氧氧的减少少使极地地平流层层趋于变变冷,从从而增强强极地旋旋涡。它它形成的的绕极区区的强风风就像一一堵大气气栅栏,挡挡住了来来自南极极海岸的的较暖空空气向南南极内陆陆移动。形形成强极极地旋涡涡是南极极内陆冷冷趋势的的一种解解释11。图1 来来自NOOAA卫卫星资料料(高级级甚高分分辨雷达达)南极极地表119822-20004年温温度趋势势图实际上,更更科学的的解释是是南极大大陆周边边的海洋洋绕极环环流作用用。南极极半岛变变暖使海海冰大量量融化,扩扩大了德德雷克海海峡通道道,拓宽宽了
3、绕南南极环流流,并隔隔断了对对南极洲洲的向极极热输送送,因而而使南极极极区变变冷。2 过去去三十年年来太平平洋环流流速度放放慢和南南极半岛岛变暖相相对应观测发现现,过去去三十年年来,南南北两半半球的亚亚热带太太平洋海海域与赤赤道太平平洋海域域之间的的环流速速度有所所放慢。但但这一现现象与地地球气候候变化之之间有何何关系目目前尚不不能确定定。在亚亚热带太太平洋海海域,较较冷的水水在米至至米深深处流向向赤道,在在赤道海海域浮上上水面,然然后从表表面折返返亚热带带海域,形形成两个个大的环环流。太太平洋的的两大环环流在从从世世纪年代开开始发生生了变化化,过去去年年中,从从亚热带带到达赤赤道海域域的海水
4、水减少了了。在此此之前,气气象学家家已经注注意到,赤赤道太平平洋海域域的海面面水温过过去年来已已上升了了摄氏度度,这使使他们困困惑不解解。因为为过去年里里这一海海域上空空的云量量在增加加,本来来应该使使水温下下降才对对。对此此提出的的新解释释是,由由于太平平洋环流流速度放放慢、从从亚热带带流向赤赤道的较较冷的海海水减少少,造成成了赤道道海域水水温上升升。还有有专家猜猜测,太太平洋环环流速度度放慢,可可能与世纪纪年年代中期期以来厄厄尔尼诺诺现象越越来越频频繁而且且持久有有关22。众所周知知,太平平洋的两两大环流流是靠赤赤道信风风带和中中纬度西西风带的的风力推推动而形形成赤道道暖流和和西风漂漂流组
5、成成的环流流。北半半球的西西风漂流流受大陆陆的阻隔隔,表现现为北太太平洋暖暖流和北北大西洋洋暖流,与与北赤道道暖流形形成一个个封闭的的环流;由于太太平洋、印印度洋和和大西洋洋在南半半球彼此此相连,南南半球的的西风漂漂流畅行行无阻,形形成开放放性的西西风漂流流。因此此,南太太平洋的的环流速速度与南南极半岛岛的德雷雷克海峡峡海冰状状况密切切相关。如如果德雷雷克海峡峡被海冰冰封闭,南南太平洋洋的环流流速度就就会大大大增加3。由于德雷雷克海峡峡海冰增增减的控控制,南南太平洋洋环流速速度和绕绕南极大大陆环流流速度呈呈反向变变化:海海冰增加加阻挡绕绕南极大大陆环流流通道,绕绕南极大大陆环流流减慢,秘秘鲁寒
6、流流增强,南南太平洋洋环流加加快,增增强赤道道向南极极的热输输送,使使南极大大陆变暖暖;海冰冰减少拓拓宽绕南南极大陆陆环流通通道,绕绕南极大大陆环流流加快,秘秘鲁寒流流变弱,南南太平洋洋环流减减慢,减减弱赤道道向南极极的热输输送,使使南极大大陆变冷冷。2 过去去三十年年来南极极半岛增增温显著著海冰逐逐渐减少少近30余余年来550oS以南南各区域域都存在在着一个个变暖倾倾向,550oS900oS1995719993年110年平平均变化化趋势为为0.220oC,增增温幅度度大于全全球平均均的0.300.6oC/1100aa。其中中在南极极半岛地地区近330余年年来, 尤其是是近100余年来来增温最
7、最为显著著。气温温变化导导致南极极大陆海海冰的同同一趋势势变化4。根据19973年年到19993年年的观测测资料统统计分析析结果,770年代代中上期期是多冰冰年代,自自中后期期直到880年代代中后期期是少冰冰年代,就就平均而而言,南南极地区区从19973年年到19989年年,海冰冰范围有有一个约约0.116纬度度/100年的减减少趋势势,自880年代代后期到到90年年代初,南南极海冰冰面积又又呈现逐逐渐增多多的趋势势,因此此,19973年年以来南南极海冰冰总体平平均仍为为微弱的的减少趋趋势。其其中,别别林斯高高晋海和和南极半半岛两侧侧海域海海冰面积积峰值在在19777119788年以后后,直到
8、到19994年都都是少冰冰时期,只只在19987年年前后海海冰有短短暂的少少量增多多(见图图1)4。显然然,环南南极大陆陆(特别别是德雷雷克海峡峡)海冰冰从700年代以以后减少少与太平平洋环流流速度减减慢有很很好的对对应关系系。这种种对应关关系与地地球气候候变动历历史相一一致5511。从图2中中可以看看到,南南极半岛岛海冰变变化在11973319994年年5月期期间是一一个大的的单峰期期,最高高峰期在在19880年33月,比比其它地地区滞后后455年,最最低谷值值在19994年年5月,比比其它三三个区滞滞后67年3。以此此速度计计算,南南极半岛岛海冰将将在20000年年以后开开始增加加。105
9、kkm2 图2 南极大大陆海冰冰净冰面面积指数数历年月月平均距距平累计计变化趋趋势44Fig22 Trrendd off seea iice chaangees oon SSoutth PPolee coontiinennt44中国海海洋报220000年5月月12日日报道(资料来来源:hhttpp:/ 这将使使“拉尼娜娜”现象的的影响加加剧,对对全球气气候产生生重大影影响。“拉马德德雷”是一种种高空气气压流,分分别以“暖位相相”和“冷位相相”两种形形式交替替在太平平洋上空空出现,每每种现象象持续220年至至30年年。近1100多多年来,“拉马德雷”已出现了两个完整的周期。第一周期的“冷位相”发
10、生于1890年至1924年,而1925年至1946年为“暖位相”;第二周期的“冷位相”出现于1947年至1976年,1977年至90年代后期为“暖位相”。当“拉马德雷”现象以“暖位相”形式出现时,北美大陆附近海面的水温就会异常升高, 而北太平洋洋面温度却异常下降。与此同时,太平洋气流由美洲和亚洲两大陆向太平洋中央移动。当“拉马德雷”以“冷位相”形式出现时,情况正好相反。如果“暖位相”的“拉马德雷”与“厄尔尼诺”相遇,将使其更强烈,出现的次数更频繁;假如“冷位相”的“拉马德雷”与“拉尼娜”现象相遇,那么“拉尼娜”将显示强劲的势头,出现频繁。2000年“拉马德雷”进入“冷位相”阶段使地球系统出现了
11、一系列反常现象,其前发生的19971998年厄尔尼诺事件和其后发生的19982000年拉尼娜事件都异乎寻常的强烈。显然,11977720000年年的“拉马德德雷暖位位相”与300年来南南极半岛岛增温海海冰减少少以及太太平洋环环流速度度减慢有有非常好好的对应应关系。3 德雷雷克通道道对全球球气候的的影响在整个中中生代,全全球各大大陆集中中在一起起,形成成一个几几乎从一一个极延延伸到另另一个极极的巨大大的单一一陆块,这这种轮廓廓肯定有有助于周周围大洋洋中的高高效率向向极热输输送。在在南、北北两半球球,一个个单一的的环流系系统作用用范围至至少达到到纬度555o,以致致宽阔的的、深而而缓慢的的赤道流流
12、在穿过过低纬度度大于1180oo弧的旅旅途中被被大大加加热。中中始新世世和早渐渐新世之之间的总总的温度度下降,在在整个新新生代都都是最急急剧的。这这种下降降被认为为由如下下原因引引起:11) 德德雷克通通道和塔塔斯马尼尼亚以南南的通道道开始为为全球循循环和气气候上隔隔离的环环极流打打开了通通路;22) 由由于澳大大利亚-新几内内亚向北北移动,吸吸热的赤赤道水面面积缩小小;3) 特提提斯海关关闭,不不能使赤赤道环流流通过511。Van Anddel等等人(119755)在分分析了太太平洋所所有不整整合之后后提出, 德雷雷克通道道的打通通可能形形成了环环极流,并并隔断了了对南极极洲的向向极热输输送
13、,因因而产生生了冰架架和冷的的底水7, 11。对第三三纪早期期普遍变变冷起作作用的明明显构造造事件是是巴拿马马地峡的的封闭,因因而限制制了大西西洋与太太平洋之之间赤道道水体的的交换6, 7。同理,德德雷克海海峡被扩扩展的南南极冰盖盖封闭,导导致气候候上隔离离的环极极西风漂漂流带的的消失,加加强赤道道热流向向两极的的输送,使使扩展冰冰盖趋于于消失。这这是南极极冰盖不不能扩展展成南半半球大冰冰川的一一个重要要原因12-14。既然德雷雷克通道道在中周周期和长长周期的的气候变变化中起起决定性性的作用用,那么么在短周周期的气气候变化化中,德德雷克海海峡中的的海冰进进退关系系重大。一一个可能能的模式式是:
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