Подальше посилення глибокої конвекції в морі Лабрадора в 2016 році

Бедфордський інститут океанографії, рибного господарства та океанів Канада, Дартмут, Нова Шотландія, Канада

Листування до: І. Яшаяєва,

Бедфордський інститут океанографії, рибного господарства та океанів Канада, Дартмут, Нова Шотландія, Канада

Листування до: І. Яшаяєва,

Бедфордський інститут океанографії, рибного господарства та океанів Канада, Дартмут, Нова Шотландія, Канада

Анотація

З 2012 року спостерігається поступове поглиблення зимової конвекції в Лабрадорському морі, при цьому максимальна глибина індивідуального профілю перевищує 1800 м з 2014 року і досягає 2100 м у 2016 році. Це збільшення, під час повторних позитивних фаз зимових коливань Північноатлантичного океану (NAO), нагадує, що під час формування рекордної глибини (2500 м) класу морської води Лабрадора (LSW) у 1987–1994 рр., що пояснюється повторним позитивним примусом НАО, що забезпечило критичну попередню підготовку. Клас LSW 2012–2016 років - один із найглибших та найстійкіших, які коли-небудь спостерігались (до 1938 року). Цілорічні спостереження за профілюючими поплавками Argo з 2002 року, що доповнюються щорічними опитуваннями, дають нову інформацію про сезонно-декадну еволюцію ТПВ, таку як її змінна щільність, нещодавнє багаторічне попереднє кондиціонування та щільність 2016 року, яка є найвищою з середини ‐1990-ті. Ці висновки повинні допомогти міжнародним програмам спостережень та чисельним модельним дослідженням, що вивчають вплив LSW на субполярний північноатлантичний та метиціональний циркуляційний меридіональний циркуляційний рух.

Зміст простої мови

1. Вступ

AMOC є складним і важким для вимірювання, і багато ключових питань, пов'язаних з його історичними, а також поточними та майбутніми змінами, залишаються невирішеними [Лозьє, 2012 р .; Баклі та Маршалл, 2016]. Двома питаннями, які сьогодні обговорюються в океанографічному дослідницькому співтоваристві, є (i) чи насправді зменшується сила AMOC, усереднена за міжрічні часові шкали від десятиліття [наприклад,., Рамсторф та ін., 2015 рік; Паркер та Ольє, 2016] та (іі) чи спричиняють міжрічні десяткові зміни глибинної конвекції в Лабрадорському морі (LS) - області первинної вентиляції для вод проміжного шару на півночі Північної Африки (рис. 1) - зміни в AMOC [наприклад,., Лозьє, 2012]. У цьому документі ми повідомляємо про нещодавні гідрографічні спостереження ЛС, які є надзвичайно актуальними для цих питань і мають великий потенціал для того, щоб бути цінним внеском у широкий прогрес спільноти (спостереження та моделювання) щодо регіональної та глобальної мінливості клімату.

Широко визнано, що північний АЗ є районом із сильним зв’язком атмосфера - лід - океан та мінливістю десятирічного масштабу та невизначеністю у своїх довгострокових змінах температури, солоності та щільності протягом минулого століття [наприклад., Террей, 2012 р .; Рейн та ін., 2013]. Переважання декадної мінливості над довгостроковою тенденцією особливо вірно нижче сезонного поверхневого шару в LS [Яшаяєв та Лодер, 2016, далі YL2016]. Тут ми повідомляємо, що все глибша зимова конвекція в LS протягом 2012–2015 років, описана YL2016, супроводжувалась ще глибшою конвекцією взимку 2016 року, в результаті чого пікностад з морської води Лабрадора (LSW) був найглибшим, найтовстішим і найщільнішим з часів сучасний рекордний період конвекції 1987–1994 рр. і один із найглибших за всю історію (з 1938 р.). З огляду на широко розповсюджені зміни в циркуляції НС та вмісті тепла, пов’язані з аномальним атмосферним форсуванням на початку 1990-х [напр., Поляков та ін., 2010 р .; ван Себіль та ін., 2011], це недавнє повернення сильної конвекції сигналізує про ще важливу декадну мінливість.

2 Дані та методи

Нашими основними джерелами даних та методологією є профілі температури та солоності за результатами обстежень на суднах Fisheries and Oceans Canada (DFO) та з поплавків Argo (YL2016), а також поєднання стандартних та нових аналізів. Основними доповненнями даних є спостереження за поплавками Argo до листопада 2016 року та щорічне обстеження DFO - температура-глибина - провідність AR7W (Atlantic Repeat Hydrography Line 7 West) через LS у травні 2016 року (рис. 1). Ми також спираємось на історичні набори гідрографічних даних (KY2015), зимовий (січень-березень) індекс NAO та дані Національного центру прогнозування навколишнього середовища США (NCEP), доступні на різних веб-сайтах, як зазначено в YL2016.

Основним методологічним доповненням тут є об’ємний перепис температури та солоності для центральної частини лінії AR7W веснами 1994 та 2016 років, кульмінаційних років двох найбільших багаторічних періодів конвекції в LS, щонайменше з середини 1980-х. У цьому аналізі ми використовуємо профілі температури та солоності з поглиблених відливок CTD уздовж відрізка 470 км лінії AR7W, зваженого горизонтальною відстанню, представленою кожним профілем, і обчислюємо товщину шару для перекриття температури 0,1 ° C на 0,01 солоності урни. Для отримання оцінок обсягу ТПВ ми проводимо аналогічний перепис для

0,02 бункера щороку і помножують товщину ядра LSW на оцінку площі ядра протягом епохи Арго широкого охоплення даних.

3 Результати

3.1 Ступінь та крайність НСМ

Розташування зони конвекції LS видно з розподілу середньорічної кліматологічної температури під землею (100 м) та середньої зимової товщини пікностаду LSW (2002–2015) σ1, які знаходяться в межах ± 0,01 кг м −3 від його основного значення) на рисунку 1. Під сезонним поверхневим шаром LS має найхолодніші позашляхові води верхніх океанів з усього відкритого океану на північ Ісландії. Ці води простягаються на південь у течії Лабрадора вздовж континентальної окраїни та, як правило, на схід до північно-східної АЗ, як частина субполярної звивини. Пікностад LSW також простягається на схід на південь від Гренландії, на додаток до свого добре відомого шляху виходу в напрямку екватора вздовж західного краю [напр., Таллі та Маккартні, 1982; Фішер та співавт., 2010] (що тут не видно через зменшену товщину граничного струму). Важливий внесок загальноприхідної адвекції відносно теплої (і, що ще важливіше, відносно солоної) води в Ірмінґерське та Лабрадорське моря [напр., Хаккінен та ін., 2011] також можна побачити, що узгоджується з внеском як охолодження атмосфери, так і залучення солі у згущення верхнього океану взимку в цих зонах конвекції (YL2016).

Вертикальні та поперечні басейни пікностаду НСВ навесні трьох контрастних років конвекції показані на малюнку 2 із розподілом (потенційної) температури, солоності, (потенційної) щільності та розчиненого кисню. Взимку 1994 р. Після все глибшої конвекції з 1987 р. [Напр., Діксон та ін., 1997; Y2007], пікностад розширився до 2500 м в одному профілі та до 2400 м в "сукупному" сенсі (див. Нижче), в результаті чого рекордний клас LSW1987–1994 з відносно рівномірною температурою, солоністю, щільністю та розчиненим киснем поширюється по більшості басейну. Зауважте, що на час цих травневих обстежень утворився тонкий поверхневий шар відносно теплої, прісної та легкої води.

На відміну від 1994 р., Пікностад у 2011 р. Простягнувся лише до 800 м - другий найменший в епоху Арго (після 600 м у 2010 р.) - з менш рівномірною та теплою, більш солоною, легшою та киснеючою водою у 200–800 рр. м діапазон глибини. 2011 рік був майже рекордним за іншою крайністю, річна температура та солоність середні за 200–2000 м вертикального інтервалу в центральній НС, мають деякі з найвищих значень, коли-небудь спостерігалися (серед 1970, 1971, 2010, та 2013 р.) та відповідних щільностей, що мають рекордно низькі значення (рис. 3). Ця фаза (потепління та збільшення солоності) відбувалась дещо поступово між 1994 і 2011 роками, перервана слабшими та коротшими періодами посиленої конвекції у 2000–2003 та 2008 роках відповідно (та класи LSW2000–2003 та LSW2008; див. Рисунки S1 – S3 у допоміжна інформація щодо розподілу власності AR7W у репрезентативні роки).

Розподіли в травні 2016 року (рис. 2) вказують на значні коливання в умовах НМЗ у порівнянні з показниками початку 1990-х років лише за 5 років (рис. 3). Пікностад, відтепер LSW2012–2016, був порівняно широким і глибоким у порівнянні з 2011 роком (і попередні роки в епоху Арго, за винятком 2002, 2003 та 2008 рр.) І відносно прохолодним, свіжим, щільним та добре окисненим до глибин 1500– 2000 м. Загальна максимальна глибина конвекції (прийнята як 75-й процентиль глибини конвекції окремого профілю; YL2016) становила 1900 м, при цьому максимум індивідуального профілю - 2100 м.

3.2 Еволюція часу LSW2012–2016

Розвиток LSW2012–2016 можна побачити більш докладно в поєднанні часових графіків просторово усереднених властивостей в центральній LS (рис. 4), розподілі властивостей на AR7W у щорічних обстеженнях (рис. 2 та S1– S3), а також температурі-солоності (θ ‐ S) графіки для центральної LS з цих обстежень (рис. 5). Щоб розмістити 5,5-річні часові графіки (рис. 4) у більш довгостроковій перспективі, читач отримує посилання на відповідні щомісячні графіки роздільної здатності за період 13–2002–2015 років та графіки часової глибини річної температури, солоності, і щільність за 1938–2015 рр. в YL2016.

На додаток до показу сезонної еволюції властивостей та товщини шару щільності в окремі роки, на малюнку 4 представлено безпрецедентне уявлення про їх еволюцію протягом багаторічного періоду попереднього кондиціонування, що призвів до формування основного класу LSW2012–2016. Існував обмежений зв’язок між неглибокими пікностадами, що розвинулися взимку 2009 - 2011 рр. (YL2016). Однак, починаючи з зими 2012 року, коли сукупна максимальна глибина конвекції становила 1300 м, збільшувалася з року в рік стійкість нововентильованої води на проміжних глибинах, що особливо очевидно при температурі та щільності товщини шару.

3.3 Більш довгострокова мінливість

На рис. 5в наведено порівняння властивостей та товщини основних класів LSW2012–2016 та LSW1987–1994 у просторі температури-солоності, використовуючи 0,1 ° C θ до 0,02 S урни. Останній клас був теплішим (

2,7 ° C), трохи більше сольового розчину (

32,83), і легший (ядро σ1 значення

Нарешті, ми відзначаємо значні зміни з 1994 року в глибинних водах північно-східної Атлантики (NEADW) та переливних водах протоки Данії (DSOW) на малюнку 5, таких як зміна освіжаючих процесів за попередні чотири десятиліття [Діксон та ін., 2002; Яшаяєв та Діксон, 2008; Сарафанов та ін., 2010], що буде обговорено в іншому місці.

4 Підсумкові пункти

Вищезазначена поверхнева витяжка поверхневого тепла з центрального НС протягом чотирьох з останніх п’яти зим, пов’язана з позитивними аномаліями НАО, змінила тенденції щодо максимальних глибин конвекції та середньо вертикальних температур, солоності та щільності, що мали місце за попередні 16 років. Цей та попередні зміни на початку 1950-х, на початку 1970-х та на початку 1990-х рр. Призвели до переважних дводенних варіацій у формуванні основних класів ТНВ та пов'язаної з ними вентиляції проміжних глибин вод Північно-Західної Атлантики. Отриманий в результаті клас LSW2012–2016, що передбачає попереднє кондиціонування через послідовні прохолодні (дестрактифікуючі) зими, є найбільшим з рекордних класів LSW1987–1994 і сильним кандидатом на другий за величиною (за сукупною глибиною та тривалістю) сучасний рекорд (з 1938 р.) ), із середньою товщиною (та об’ємом) у центральній ЛС навесні 2016 р. приблизно 78% від такої весни 1994 р. Ця сильна, мабуть, природна, мінливість у декадному масштабі робить дуже важким визначити, чи суттєві антропогенні зміни у формуванні ЛСВ та властивості.

Тим не менше, беручи до уваги різні посилання, наведені в розділі 1, поява порівняно сильної глибокої конвекції в Лабрадорському та Ірмінгерському морях протягом останніх років може мати потенційно важливі наслідки для океанографічної мінливості в північній частині Атлантичного океану і, можливо, в АМОК. Однак необхідний подальший аналіз, зокрема, спираючись на спостереження та інтерпретації моделей з різних регіональних програм, поточної програми Argo та інших міжнародних програм [напр., Маккарті та ін., 2015b; Срокош та Брайден, 2015 р.], А також нової міжнародно скоординованої Зміни в Приполярній північноатлантичній програмі [Лозьє та ін., 2016]. Залишається з’ясувати, чи досягла ця нещодавня інтенсифікація проміжної вентиляції океану середньої глибини в ключовій частині кліматичної системи Землі або продовжиться, і яким буде її вплив.

Подяка

Ми вдячні міжнародним та канадським програмам Арго, Програмі моніторингу готових моніторингових зон Атлантичної зони (AZOMP), яка щороку займає лінію AR7W щороку з 1990 року, та різним міжнародним організаціям, масиви даних яких внесли свій внесок у основу спостереження цього документа. Ми особливо дякуємо нашим морським колегам за їх критичну роль. Ми також дякуємо Інгрід Петерсон та трьом анонімним рецензентам за конструктивні коментарі. Профілі Argo були завантажені з двох Центрів збору даних глобальних даних, зазначених на міжнародному веб-сайті Argo, змінних потоків повітря-море з веб-сайту NCEP США, а часові ряди NAO з веб-сайту Глобальної системи спостереження за кліматом (GCOS) (див. YL2016 для веб-посилань).

Опис імені файлу

Документ grd55326-sup-0001-Supplementary.docxWord 2007, 7,1 МБ	Допоміжна інформація S1
Документ grl55326-sup-0002-FigureS1.docxWord 2007, 719,6 КБ	Рисунок S1
grl55326-sup-0003-FigureS2.pngPNG зображення, 9,3 МБ	Рисунок S2
grl55326-sup-0004-FigureS3.pngPNG зображення, 9,6 МБ	Рисунок S3
grl55326-sup-0005-FigureS4.pngPNG зображення, 8,5 МБ	Рисунок S4
grl55326-sup-0006-FigureS5.pngPNG зображення, 1,2 МБ	Рисунок S5
grl55326-sup-0007-FigureS6.pngPNG зображення, 981,4 КБ	Рисунок S6

Зверніть увагу: Видавець не несе відповідальності за зміст або функціональність будь-якої допоміжної інформації, наданої авторами. Будь-які запити (крім відсутнього вмісту) слід направляти до відповідного автора статті.