대서양 경맥 전복 순환

Atlantic meridional overturning circulation
대서양 경맥 전복 순환의 일부를 구성하는 표면 전류(고체 곡선) 및 깊은 전류(세척 곡선)가 있는 북유럽 해 및 아극 분지의 지형도. 곡선의 색상은 대략적인 온도를 나타낸다.

대서양 경맥 전복 순환(AMOC)은 대서양 표면과 깊은 해류의 영역으로 통합된 구성 요소다. 대서양 상층부의 따뜻하고 짠 이 북으로 흐르고, 열로할린 순환의 일부인 더 차갑고 깊은 물이 남하하는 것이 특징이다. 이러한 "한계"는 북유럽래브라도 해와 남양의 전복 지역에 의해 연결된다. AMOC는 지구 기후 시스템의 중요한 구성 요소로서 대기 및 열성 운전자의 결과물이다.

일반

지구온난화 순환(애니메이션)과 관련된 AMOC

북쪽의 표면 흐름은 열대, 남반구에서 북대서양으로 상당한 양의 열 에너지를 전달하는데, 이 열 에너지는 강한 온도 구배 때문에 대기로 열이 손실된다. 열을 잃자마자, 물은 더 밀도가 높아져서 가라앉는다. 이 밀도는 북유럽래브라도 해의 대류 지역에서 따뜻하고 표면적인 사지와 차갑고 깊은 회귀 사지를 연결한다. 사지는 또한 상류 지역에서도 연결되어 있는데, 표면의 물의 분산이 에크만 흡착과 깊은 물의 상승 유속을 일으킨다.

AMOC는 상부 및 하부 셀로 구성된다. 상부전지는 북대서양심층수(NADW)의 남쪽 귀환 흐름뿐만 아니라 북쪽의 표면 흐름으로 구성된다. 하부 세포는 밀도가 높은 남극 바닥 물의 북쪽 흐름을 나타낸다. – 이것은 심연 바다를 목욕시킨다.[1]

AMOC는 특히 북미 북동부 해안을 따라 북대서양 수위에 주요한 통제권을 행사하고 있다. 2009-10년 겨울 동안 예외적인 AMOC 약화는 뉴욕 해안선을 따라 13 cm 해수면 상승에 영향을 미쳤다.[2]

AMOC에는 대기-해양 결합 일반 순환 모델중간 복잡성의 지구 시스템 모델에서 제안된 바와 같이 강력한 순환(최근 밀리니아에서 본 바와 같이)과 약한 순환 모드라는 두 가지 안정 상태가 있을 수 있다.[3] 그러나 다수의 지구 시스템 모델은 이러한 이단성을 식별하지 못한다.[3]

AMOC 및 기후

대서양의 순북 열 수송은 지구 해양 중에서 독특하며, 북반구의 상대적인 온기를 담당한다.[1] AMOC는 북반구에서 북반구-해양 열 수송의 최대 25%를 차지한다.[4] 이것은 일반적으로 북유럽의 기후를 개선시킨다고 생각되지만, 이러한 효과는 논쟁의 대상이 된다.[5][6][7]

AMOC는 열펌프 및 고위도 열제거원 역할을 할 뿐 아니라 북반구에서 가장 큰 탄소제거원으로서 연간 약 0.7 PgC/년이다.[8][9][10] 이러한 격리조치는 특히 최근 및 예상되는 AMOC 활력의 미래 감소와 관련하여 인공적인 지구 온난화의 진화에 중요한 영향을 미친다.

최근 하락

편도선 재구성은 지난 150년 동안 AMOC가 이전 1500년에 비해 예외적으로 약화를 겪었으며,[11] 20세기 중반 이후 약 15%의 약화를 겪었다는 가설을 뒷받침한다.[12] AMOC의 강도에 대한 직접 관측은 대서양 26°N의 현장 계류 어레이에서 2004년 이후에만 가능했으며, 이전의 AMOC 행동에 대한 간접적인 증거만 남겨두었다.[13][14] 기후 모델은 지구 온난화 시나리오에서 AMOC의 약화를 예측하지만, 관측 및 재구성된 약화의 크기는 모델 예측과 맞지 않는다. 2004-2014년 기간의 관측된 감소는 CMIP5(Coubled Model Intercomparison Project)의 5단계에 참여한 기후 모델에서 예측한 것보다 10배 더 높았다.[15][16] 래브라도 해의 유출에 대한 관측은 1997-2009년의 부정적인 추세를 보이지 않았지만, 이 기간은 비정상적이고 약화된 상태일 가능성이 있다.[17] 감소의 크기를 과소평가할 뿐만 아니라, 곡물 크기 분석은 리틀 빙하기 이후 AMOC 감소의 모델링된 타이밍에서 불일치를 밝혀냈다.[11]

네이처 지오사이언스에 대한 2021년[18] 2월 연구는 이전 천년 동안 AMOC가 전례 없이 약화된 것을 보고했는데, 이는 이러한 변화가 인간의 행동에 의해 일어났다는 것을 보여준다.[14] 이 공동저자는 AMOC가 이미 15% 가량 둔화된 상태라며 "20~30년 후에는 더욱 약해질 가능성이 높고, 이는 불가피하게 우리의 날씨에 영향을 미치기 때문에 유럽에서는 폭풍과 폭염의 증가, 미국 동부 해안에서는 해수면이 상승할 것"이라고 말했다.[14]

자연 기후 변화에 대한 2021년 8월 연구는 8개의 독립적인 AMOC 지수를 분석했고 시스템이 붕괴에 가까워지고 있다는 결론을 내렸다.[3]

AMOC 감소의 영향

AMOC의 감소와 잠재적 폐쇄의 영향은 농업 생산량의 손실, 생태계 변화 및 기타 기후 기울기 지점의 촉발 등을 포함할 수 있다.[19]

전복 지역

북유럽 해의 대류 및 귀환 흐름

높은 위도의 낮은 공기 온도는 상당한 해공 열량을 유발하여 밀도 증가와 물기둥 대류를 일으킨다. 개방대류는 깊은 플럼에서 발생하며 특히 해공 온도차가 큰 겨울철에 강하다.[20] Of the 6 sverdrup (Sv) of dense water that flows southward over the GSR (Greenland-Scotland Ridge), 3 Sv does so via the Denmark Strait forming Denmark Strait Overflow Water (DSOW). 0.5-1 Sv flows over the Iceland-Faroe ridge and the remaining 2–2.5 Sv returns through the Faroe-Shetland Channel; these two flows form Iceland Scotland Overflow Water (ISOW). 페로-셰틀랜드 능선을 넘는 대부분의 흐름은 페로-뱅크 해협을 통과하고 곧이어 아이슬란드-파로 능선을 넘어 흐르는 해협과 합류하여 레이캬네스 능선의 동쪽 측면을 따라 깊이 남쪽으로 흐른다. ISOW가 GSR(그린랜드-스코틀랜드 리지)을 넘나들면서 서브폴라 모드 물, 래브라도 해수 등 중간 밀도 수역을 난입한다. 그리고 나서 이 물 덩어리의 그룹은 레이크자네스 리지 동쪽 측면을 따라 지리적으로 남쪽으로 이동하며 찰리 깁스 골절 지대를 거쳐 북쪽으로 이동하여 DSOW에 합류한다. 이러한 물은 때때로 북유럽 바다 오버플로우 워터(NSOW)라고 불린다. NSOW는 래브라도 해 주변의 SPG(하극 자이어)의 표면 경로를 따라 사이클론적으로 흐르며 이후 래브라도 해수(LSW)가 유입된다.

이러한 높은 위도에서 대류는 해빙 커버에 의해 억제되는 것으로 알려져 있다. 떠다니는 해빙은 바다에서 공기로 열이 이동하는 능력을 감소시킨다. 이는 차례로 지역으로부터의 대류 및 깊은 복귀 흐름을 감소시킨다. 여름 북극해 얼음 덮개는 1979년 위성 기록이 시작된 이후 극적으로 후퇴해 39년 만에 9월 얼음 덮개의 거의 30%가 유실됐다. 기후 모델 시뮬레이션은 신속하고 지속적인 9월 북극 얼음 손실이 향후 21세기 기후 예측에서 발생할 가능성이 높다는 것을 시사한다.

래브라도 해의 대류 및 인큐테인먼트

특징적으로 신선한 LSW는 특히 겨울 폭풍 때 중심 래브라도 해의 깊은 대류에 의해 중간 깊이에서 형성된다.[20] 이 대류는 래브라도 해의 깊은 물을 형성하는 NSOW 층으로 침투하기에 충분히 깊지 않다. LSW는 NSOW에 합류하여 래브라도 해에서 남쪽으로 이동한다. NSOW는 북서쪽 코너에서 NAC 아래로 쉽게 통과하지만 일부 LSW는 유지된다. SPG에 의한 이러한 전환과 유지는 GSR (Greenland-Scotland Ridge) 근처의 그것의 존재와 인큐베이터가 넘쳐나는 것을 설명한다. 는 기분 전환 LSW의 대부분은 그 CGFZ(Charlie-Gibbs 단열대)을 앞두고 서부 SPG.LSW 생산에서sea-air 열 유속에 연간 생산 일반적으로 3–9 Sv.[21][22]ISOW에서 Iceland-Scotland 능선을 가로질러 밀도 기울기에 비례, 그런 의미에서sensitiv는 이른 의존이 남은 것이 갈라지다.e에 LS는 하류 밀도에 영향을 미치W생산 더 간접적으로 증가 LSW 생산 강화된 SPG과 관련이 있고[25][26][27]이 상호 작용 개인의 오버 플로에서 AMOC.LSW 생산 감소 hav 것으로 이해될 해소에 대해 어떠한 단순한 현상 ISOW과 anticorrelated hypothesised[23][24].e전은 극소수였다 8.2 ka 이벤트에 대한 SPG는 이전에 약화되고 비복제적인 상태에서 존재했다고 생각되었다.[28][29]

애틀랜틱 업웰링

질량 보존의 이유로, 세계 해양 시스템은 같은 양의 물을 저온에 공급해야 한다. 대서양에서의 부유함 그 자체는 대부분 해안과 적도에서의 부유함 메커니즘 때문에 발생한다.

해안 상승은 육지와 풍력 발전 전류 사이의 접점을 따라 Ekman 운송의 결과로 발생한다. 대서양에서 이것은 특히 카나리 해류와 벤구엘라 해류를 중심으로 발생한다. 이 두 지역의 상류층은 "업웰링 시소"라고 알려진 효과인 항정신병제로 모델링되었다.[30]

적도 상승은 일반적으로 적도 양쪽에 있는 코리올리스 힘의 반대방향으로 인한 대기 강제력과 분리로 인해 발생한다. 대서양은 특히 동대서양에서 열전선의 이동과 같은 더 복잡한 메커니즘을 특징으로 한다.[31]

남해상 상류

북대서양 심해수주로 대서양 횡단선의 남쪽 끝에서 남대양에 서식한다.[9] 이러한 업웰링은 일반적으로 AMOC와 관련된 업웰링의 대부분을 구성하며, 이를 글로벌 유통과 연결한다.[1] 전세계적으로 관측에 따르면, 남양의 심해 상류층의 80%를 관측하고 있다.[32]

이 부유물은 생물학적 활동을 지원하는 표면에 많은 양의 영양분을 공급한다. 영양소의 표면 공급은 긴 시간 동안 해양의 탄소 배출로 기능하는데 중요하다. 게다가, 부유물은 용해된 탄소의 농도가 낮다. 그 물은 일반적으로 1000년이 되었고 대기 중의 인공적인 이산화탄소 증가에 민감하지 않았기 때문이다.[33] 탄소 농도가 낮기 때문에 이 상승은 탄소 싱크 역할을 한다. 관찰 기간 동안 탄소 흡수원의 변동성은 면밀하게 연구되고 논의되었다.[34] 싱크대 규모는 2002년까지 줄어든 뒤 2012년까지 늘어난 것으로 파악됐다.[35]

상층 후, 물은 두 가지 경로 중 하나를 택하는 것으로 이해된다: 해빙 근처에서 서핑하는 물은 일반적으로 밀도가 높은 지하수를 형성하고 AMOC의 하부 세포에 헌신한다; 낮은 위도에서 서핑하는 물은 Ekman 수송으로 인해 북쪽으로 더 이동하며 상부 세포에 헌신한다.[9][36]

AMOC 안정성

대서양 전복은 지구 순환의 정적인 특성이 아니라, 대기권 강제화뿐만 아니라 온도와 염분 분포의 민감한 기능이다. AMOC vigour와 구성의 고생물학 재구성은 지질학적 시간에 걸쳐 상당한 변화를 보여주며 더 짧은 척도에서 관찰된 변동을 보완했다.[39][15]

북대서양의 "폐쇄" 또는 "헤인리히" 모드의 재구성은 향후 지구 기후 변화로 인한 전복 순환의 붕괴에 대한 우려를 부채질했다. IPCC는 이러한 가능성을 21세기에는 "비슷한" 것으로 묘사하고 있지만, 한 단어의 판결은 전망에 대한 중요한 논쟁과 불확실성을 감추고 있다.[40] 셧다운의 물리학은 스톰멜 분기에 의해 뒷받침될 것이다. 스톰멜 분기에 의해 강화되는 담수 강제력 또는 따뜻한 표면 물이 갑자기 전복되는 것을 감소시킬 수 있고, 이 강제력은 재시동이 가능하기 전에 상당 부분 감소되어야 한다.[41]

AMOC 셧다운은 두 가지 긍정적인 피드백에 의해 연료가 공급될 것이다. 즉, 하숙지역에서의 담수 및 열 축적이다. AMOC는 북대서양에서 담수를 수출하고 있으며, 전복의 감소는 물을 상쾌하게 하고 하강을 억제할 것이다.[42] AMOC는 담수 수출과 마찬가지로 지구온난화체제에서 깊은 오션의 열을 분할하는데, 이는 약화된 AMOC가 지구온도를 증가시키고 층화와 둔화를 심화시킬 가능성이 있다.[8] 그러나, 이러한 효과는 시스템에 대한 부정적인 피드백인 약화된 AMOC 하에서 북대서양으로의 온수 수송을 감소시킴으로써 완화될 것이다.

고생물학 재건뿐만 아니라, 붕괴의 메커니즘과 가능성은 기후 모델을 사용하여 조사되었다. 중간 복잡성의 지구 모델(EMICs)은 역사적으로 현대의 AMOC가 온난화, 저온화 및 정지 모드로 특징지어지는 다중 평형성을 가질 것으로 예측했다.[43] 이것은 단일 평형으로 특징지어지는 안정적인 AMOC에 치우친 보다 포괄적인 모델과는 대조적이다. 그러나 이러한 안정성에 대해서는 관측과 상충되는 북방 민물 유속을 모델링한 것이 의문의 여지가 있다.[15][44] 모델에서 비물리적 북쪽 유속이 뒤집히고 안정성을 향한 거짓 편향에 부정적인 피드백으로 작용한다.[40]

온도와 염도에 대한 긍정적이고 부정적인 피드백의 문제를 복잡하게 하기 위해, AMOC의 바람 주도 요소는 여전히 완전히 제한되지 않는다. 대기 강제력의 상대적으로 큰 역할은 위에 열거된 열분해 인자에 대한 의존도를 낮추고, 지구 온난화 하에서 AMOC가 온도와 염분 변화에 덜 취약하게 만들 것이다.[45]

IPCC는 셧다운을 "비슷하게" 간주하고 있지만, 21세기에 걸친 약화는 "가능성이 매우 높다"고 평가하고 있으며, 이전의 약화는 여러 기록에서 관찰되었다. 향후 모델 약화의 원인은 북대서양 강수 패턴 변화에 따른 표면 상쾌화와 빙하 용해로 인한 온실가스의 복사력 증가에 따른 온난화 등이 복합적으로 작용하고 있다. 한 모델은 극에서 1.2도를 증가시키면 AMOC를 약화시킬 가능성이 매우 높다고 시사한다.[46]

참고 항목

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외부 링크