열염 순환

Thermohaline circulation
열염 순환 경로에 대한 요약입니다.파란색 경로는 깊은 물살을 나타내고 빨간색 경로는 표면 전류를 나타냅니다.
열염 순환

열염 순환(THC)은 표면 열과 담수 [1][2]플럭스에 의해 생성된 지구 밀도 구배에 의해 구동되는 대규모 해양 순환의 일부입니다.형용사 Thermohaline은 온도를 나타내는 서모(thermohaline)와 바닷물의 밀도를 결정하는 요소인 염분을 나타내는 -할린(-haline)에서 유래한다.바람으로 움직이는 표면 해류(예: 걸프 스트림)는 적도 대서양에서 극을 향해 이동하고, 도중에 냉각되고, 결국 고위도(북대서양 심층수 형성)에서 가라앉습니다.그러면 이 고밀도 물은 해양 분지로 흘러 들어간다.대부분의 물이 남양에서 솟아오르는 반면, 가장 오래된 물은 [4]북태평양에서 솟아오릅니다.[3]그러므로 해양 분지들 사이에 광범위한 혼합이 일어나, 그것들 사이의 차이를 줄이고 지구의 바다를 세계적인 시스템으로 만든다.이러한 회로의 물은 에너지(열의 형태)와 질량(용해된 고체 및 가스)을 지구로 운반합니다.이와 같이, 순환의 상태는 지구의 기후에 큰 영향을 미친다.

열염 순환은 때로 해양 컨베이어 벨트, 대양 컨베이어, 또는 기후학자 월러스 스미스 브로커에 [5][6][7]의해 만들어진 지구 컨베이어 벨트라고 불립니다.때로는 순환 반전 순환(종종 약칭 MOC)을 가리키는 데 사용됩니다.MOC라는 용어는 바람이나 조력 [8]같은 다른 요인들과 달리 온도와 염도만으로 움직이는 순환 부분을 분리하기 어렵기 때문에 더 정확하고 잘 [clarification needed]정의되어 있다.또한 온도 및 염도 구배는 MOC 자체에 포함되지 않은 순환 효과로 이어질 수 있습니다.

개요

연속 해양 지도상의 글로벌 컨베이어 벨트(애니메이션)

바람에 떠밀리는 표면 전류의 움직임은 상당히 직관적이다.예를 들어, 바람은 연못의 표면에 잔물결을 일으키기 쉽다.따라서, 초기 해양학자들은 깊은 바다(바람의 장치)가 완전히 정적인 것으로 가정했다.그러나, 현대의 계측 결과, 심층수 질량의 전류 속도는 (표면 속도보다 훨씬 낮지만) 유의할 수 있다.일반적으로 해양의 수속은 초당 센티미터의 분수에서 걸프 스트림과 쿠로시오와 같은 표면 조류에서 때로는 1m/s 이상까지 다양하다.

심해에서 주된 원동력은 염도와 온도 변화로 인한 밀도 차이입니다(염도를 높이고 유체의 온도를 낮추면 밀도가 증가합니다).바람과 밀도로 [9][10]구동되는 순환의 구성요소에 대해 종종 혼동이 발생합니다.조수로 인한 해류도 많은 곳에서 유의하며, 비교적 얕은 해안 지역에서 가장 두드러지는 해류는 심해에서도 유의할 수 있다.현재 혼합 과정, 특히 다이아피칼 [11]혼합을 용이하게 하는 것으로 생각됩니다.

바닷물의 밀도는 전체적으로 균질하지 않지만 유의하고 이산적으로 변화한다.표면에서 형성된 물 덩어리 사이에 명확하게 정의된 경계가 존재하며, 그 후에 바다 안에서 그들 자신의 정체성을 유지합니다.그러나 이러한 날카로운 경계는 공간적으로 상상되는 것이 아니라 물의 질량이 구별되는 T-S-그래픽으로 상상해야 한다.그들은 온도와 염도에 따라 밀도에 따라 서로 위 또는 아래에 위치한다.

따뜻한 바닷물은 팽창하기 때문에 차가운 바닷물보다 밀도가 낮다.소금기가 많은 물은 신선한 물보다 밀도가 높습니다. 왜냐하면 용해된 소금이 물 분자 사이의 간질 부위를 채우고 단위 부피당 질량이 더 크기 때문입니다.옅은 물 덩어리는 밀도가 높은 물 위에 떠 있습니다(나무 조각이나 얼음이 물에 떠 있는 것처럼 부력 참조).이는 밀도가 높은 물이 밀도가 낮은 물 위에 위치하는 불안정한 성층화(Brunt-Väsélé [clarification needed]주파수 참조)와는 대조적으로 "안정적 성층화"로 알려져 있다(물 질량 형성에 필요한 대류 또는 심층 대류 참조).밀도가 높은 물덩어리가 처음 형성되면 안정적으로 층화되지 않기 때문에 밀도에 따라 올바른 수직 위치에 위치하려고 한다.이 운동은 대류라고 불리며, 중력에 의한 성층화를 명령합니다.이는 밀도 구배에 의해 구동되며, 심서부 경계 해류(DWBC)와 같은 심해 해류의 주요 추진력을 설정합니다.

열염 순환은 주로 물의 온도와 염도의 차이로 인한 북대서양과 남양의 깊은 물 덩어리의 형성에 의해 추진된다.이 모델은 헨리 스톰멜과 아놀드 B에 의해 기술되었다.1960년에 Arons가 출시되어 [12]MOC의 Stommel-Arons 박스 모델로 알려져 있습니다.

심층수괴 형성

깊은 분지에 가라앉는 밀도 높은 물 덩어리는 북대서양과 남양의 꽤 특정한 지역에서 형성된다.북대서양에서, 바다 표면의 바닷물은 바람과 낮은 주변 기온에 의해 강하게 냉각된다.물 위를 이동하는 바람은 또한 많은 양의 증발을 만들어 내고, 잠열과 관련된 증발 냉각이라고 불리는 온도 감소를 이끈다.증발은 물 분자만을 제거하여 남은 바닷물의 염도를 증가시키고, 따라서 온도 감소와 함께 물 덩어리의 밀도를 증가시킨다.노르웨이 해에서는 증발 냉각이 우세하며, 가라앉는 물 덩어리인 북대서양 심층수(NADW)가 분지를 가득 채우고 그린란드-스코틀랜드-릿지로 알려진 그린란드, 아이슬란드, 영국을 연결하는 해저의 틈을 통해 남쪽으로 흘러내린다.그리고 나서 그것은 항상 남쪽 방향으로 아주 천천히 대서양 깊은 심해 평원으로 흐릅니다.그러나 북극해 분지에서 태평양으로 흐르는 흐름은 베링해협의 좁은 여울에 의해 차단된다.

해수 최대 밀도 및 해수 동결 온도에 대한 온도 및 염도의 영향

남해에서는 남극 대륙에서 빙붕으로 불어오는 강한 카타바틱 바람이 새로 형성된 해빙을 날려 보내 해안가를 따라 다가와 해빙을 열 것이다.더 이상 해빙으로 보호되지 않는 바다는 잔인하고 강한 냉기를 겪고 있다.한편, 해빙은 변하기 시작하며, 그래서 지표수 또한 더 짜게 되고, 그래서 매우 밀도가 높아진다.사실, 해빙의 형성은 표면 바닷물의 염도를 증가시키는데 기여합니다; 소금기가 더 많은 염수는 해빙 주위에 형성될 때 남습니다(순수가 우선적으로 얼게 됩니다).염도를 높이면 바닷물의 응고점이 낮아지기 때문에 차가운 액체 브라인은 벌집 모양의 얼음 안에 형성됩니다.브라인은 그 바로 아래의 얼음을 점차 녹이고, 결국 얼음 매트릭스에서 흘러나와 가라앉는다.이 과정은 소금물 거부로 알려져 있다.

결과적으로 생긴 남극 바닥수(AABW)는 가라앉고 북쪽과 동쪽으로 흐르지만, 너무 밀도가 높아 실제로 NADW를 밑돌고 있다. 웨델해에서 형성된 AABW는 주로 대서양과 인도 분지를 채우고 로스해에서 형성된 AABW는 태평양을 향해 흐를 것이다.

이러한 과정에 의해 형성된 밀도 높은 물 덩어리는 주변의 밀도가 낮은 유체 안에서 물줄기처럼 바다 밑바닥을 내려가고 극지방의 바다 분지를 채웁니다.강 계곡이 대륙의 하천과 강을 직류시키듯이, 바닥 지형은 깊은 물 덩어리와 바닥 물 덩어리를 제한합니다.

민물과 달리 바닷물은 최대 밀도가 4°C는 아니지만 약 -1.8°C의 결빙점까지 냉각될수록 밀도가 높아집니다.그러나 이 결빙점은 염도와 압력의 함수이므로 -1.8°C는 바닷물의 일반적인 결빙 온도가 아니다(오른쪽 그림 참조).

깊은 물 덩어리의 이동

지표수는 북쪽으로 흘러 아이슬란드와 그린란드 근처의 짙은 바다에 가라앉는다.그것은 인도양과 남극 순환 [13]해류로 가는 지구 열염 순환에 합류한다.

북대서양에서 깊은 물 덩어리가 형성되고 이동하면서 유역을 가득 채우고 대서양 깊은 심해 평원으로 매우 천천히 흐르는 가라앉는 물 덩어리가 만들어집니다.이 높은 위도 냉각과 낮은 위도 가열은 극지방의 남쪽 흐름에서 깊은 물의 이동을 촉진합니다.이 깊은 물은 남아프리카 공화국 주변의 남극해 분지를 통해 흐르며, 두 가지 경로로 나뉜다: 하나는 인도양으로, 다른 하나는 호주를 지나 태평양으로.

인도양에서는 열대 태평양의 따뜻하고 신선한 상층 해수의 흐름에 의해 끌어온 대서양에서 나오는 차갑고 짠 물의 일부는 밀도가 높고 가라앉는 물의 수직 교환을 일으킨다.그것은 뒤집기라고 알려져 있다.태평양에서, 대서양에서 온 차갑고 짠 물은 할린의 힘을 받고, 더 따뜻하고 더 빨리 신선해진다.

차갑고 염분이 많은 바닷물이 흘러나와 대서양의 해수면이 태평양보다 약간 낮아지고 대서양에 있는 물의 염도나 염도가 태평양보다 높아진다.이것은 차갑고 짠 남극 해저수를 대체하기 위해 열대 태평양에서 인도네시아 군도를 통해 인도양으로 따뜻하고 신선한 상층 해양의 크고 느린 흐름을 생성합니다.이를 '할린 강제'(순 고위도 담수 이득 및 저위도 증발)라고도 합니다.태평양에서 올라온 이 따뜻하고 신선한 물은 남대서양을 통해 그린란드로 흘러 올라갑니다. 그린란드는 여기서 냉각되고 증발 냉각을 거쳐 해저로 가라앉아 지속적인 열염 [14]순환을 제공합니다.

따라서 이러한 해양순환의 수직적 특성과 극과 극의 특성을 강조하는 열염 순환의 최근 인기 있는 이름이 자오선 반전 순환이다.

정량적 견적

열염 순환의 강도에 대한 직접적인 추정치는 26.5이다.영국-미국 RAPID 프로그램에 [15]의해 2004년 이후 북대서양에서 °N.전류 미터와 해저 케이블 측정을 사용한 해양 운송의 직접 추정치와 온도 및 염도 측정의 지질학적 전류 추정치를 결합함으로써 RAPID 프로그램은 열염 순환의 연속적이고 완전한 유역 전체 추정치, 또는 보다 정확하게는 순환을 뒤집는 순환을 제공한다.켜집니다.

MOC에 참여하는 심층수 질량은 화학적, 온도 및 동위원소 비율 신호를 가지고 있으며 추적, 유량 계산 및 연령을 결정할 수 있다.여기에는 Pa/Th 비율이 포함됩니다.

걸프 스트림

주요 기사: 걸프 스트림
벤자민 프랭클린의 걸프스트림 지도

걸프류는 유럽으로 뻗은 북쪽의 북대서양 표류(North Atlantic Drift)와 함께 강력하고 따뜻하고 빠른 대서양 해류로 플로리다 끝에서 발원하며 대서양을 건너기 전에 미국과 뉴펀들랜드의 동쪽 해안선을 따라갑니다.서류가 강해지는 과정은 걸프류가 북미 [16]동해안에서 북쪽으로 가속되는 해류를 일으킨다.약40°0ºN 30°0θW / 40.000°N 30.000°W / 40.000; -30.000, 북유럽으로 건너가는 북류와 서아프리카에서 순환하는 남류가 둘로 갈라진다.걸프류는 플로리다에서 뉴펀들랜드, 그리고 유럽의 서해안에 이르는 북미 동부 해안의 기후에 영향을 미친다.최근 논란이 있었지만, 서유럽과 북유럽의 기후는 걸프강 끝의 지류 중 하나인 북대서양 [17][18]표류 때문에 따뜻하다는 데 공감대가 형성되어 있다.그것은 북대서양 자이의 일부입니다.그 존재는 대기와 바다 둘 다 모든 종류의 강한 사이클론의 발달로 이어졌다.걸프 스트림은 또한 재생 가능한 [19][20]발전의 중요한 잠재적 원천이다.

용승

주요 기사:용승

해양 분지에 가라앉는 이 모든 밀도 높은 물 덩어리는 해양 혼합에 의해 밀도가 낮아진 오래된 깊은 물 덩어리를 대체한다.균형을 유지하려면 다른 곳에서 물이 차오르고 있어야 한다.하지만, 이 열염의 상승은 매우 광범위하고 확산되기 때문에, 그것의 속도는 심지어 바닥 물 덩어리의 움직임과 비교해도 매우 느립니다.따라서 표면 바다에서 진행 중인 다른 모든 바람 구동 과정을 고려할 때 전류 속도를 사용하여 어디에서 용승이 일어나는지 측정하는 것은 어렵습니다.깊은 물은 먼 여정 동안 입자 물질이 깊은 곳에서 분해되면서 형성된 그들만의 화학적 특징을 가지고 있습니다.많은 과학자들은 어디에서 용승이 일어나는지 추론하기 위해 이 추적기를 사용하려고 노력해왔다.

Wallace Broecker는 박스 모델을 사용하여 깊은 융기의 대부분이 북태평양에서 발생하며, 이 해역에서 발견되는 실리콘의 높은 값을 증거로 사용한다고 주장했습니다.다른 조사관들은 그렇게 명확한 증거를 찾지 못했다.해양순환의 컴퓨터 모델은 남미와 남극 사이의 개방된 위도에 강한 바람이 부는 것과 관련된, 남양의 [21]깊은 바다에 점점 더 많이 서식하고 있습니다.이 그림은 Woods Hole에서 William Schmitz의 전지구적 관측 합성 및 낮은 확산 값과 일치하지만, 모든 관측 합성이 일치하는 것은 아니다.Scripps[when?] Institute of Oceanography의 Lynne Talley와 호주의 Bernadette Sloyan과 Stephen Rintoul의 최근 논문은 상당한 양의 밀도가 높은 깊은 물이 남해 북쪽 어딘가에서 가벼운 물로 바뀌어야 한다고 제안한다.

지구 기후에 미치는 영향

열염 순환은 극지방의 열을 공급하고, 따라서 이 지역의 해빙의 양을 조절하는 데 중요한 역할을 하지만, 열대지방 밖의 극지방의 열전달은 [22]해양보다 대기에서 상당히 크다.열염 순환의 변화는 지구의 방사능 예산에 큰 영향을 미치는 것으로 생각된다.

아가시즈 호수로부터의 저밀도 용융수의 대량 유입과 북아메리카의 탈착은 북대서양 극단의 깊은 물의 형성과 침하를 초래하고 젊은 드라이아스로 [23]알려진 유럽의 기후 기간을 야기시킨 것으로 생각된다.

열염 순환 정지

주요 기사:열염 순환 정지
다음 항목도 참조하십시오.탈착 및 저온 블랍(북대서양)

AMOC(대서양 자오선 반전 순환)의 하락은 극단적인 지역 해수면 [24]상승과 관련이 있다.

2013년, THC의 예상치 못한 현저한 약화로 인해 1994년 이후 관측된 대서양 허리케인 중 가장 조용한 계절 중 하나가 되었다.활동이 없는 주된 원인은 대서양 유역을 가로지르는 봄의 패턴이 지속되었기 때문입니다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 대서양 다층 진동 – 북대서양의 표면 온도에 영향을 미치는 기후 주기
  • 기후변화 – 현재 지구 평균 기온 상승과 그 영향
  • Contourite – 퇴적물의 종류
  • 하류 – 저밀도 재료 아래에 고밀도 재료를 축적하고 가라앉히는 과정
  • 저온 순환 – 세계 해양 순환 시스템의 일부
  • 열수 순환 – 열교환에 의해 구동되는 물의 순환
  • 열염 순환 정지
  • 상승 – 바람에 의해 앞바다로 몰리는 지표수 위로 이동하는 심층수로 대체

레퍼런스

  1. ^ Rahmstorf, S (2003). "The concept of the thermohaline circulation" (PDF). Nature. 421 (6924): 699. Bibcode:2003Natur.421..699R. doi:10.1038/421699a. PMID 12610602. S2CID 4414604.
  2. ^ Lappo, SS (1984). "On reason of the northward heat advection across the Equator in the South Pacific and Atlantic ocean". Study of Ocean and Atmosphere Interaction Processes. Moscow Department of Gidrometeoizdat (in Mandarin): 125–9.
  3. ^ 전지구적 해양 컨베이어 벨트는 온도와 염도에 의해 움직이는 해양 순환의 지속적인 시스템입니다. 전지구적 해양 컨베이어 벨트는 무엇입니까?
  4. ^ Primeau, F (2005). "Characterizing transport between the surface mixed layer and the ocean interior with a forward and adjoint global ocean transport model" (PDF). Journal of Physical Oceanography. 35 (4): 545–64. Bibcode:2005JPO....35..545P. doi:10.1175/JPO2699.1. S2CID 130736022.
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기타 소스

외부 링크

  • 해양 컨베이어 벨트
  • TOR FP7 프로젝트는 http://arquivo.pt/wayback/20141126093524/http%3A//www.eu%2Dthor.eu/에서 "Thermohaline oversurning-at risk?" 주제와 THC의 변경 예측 가능성에 대해 조사한다.TOR은 유럽위원회의 제7차 프레임워크 프로그램에 의해 자금 조달된다.