墨西哥湾流有多稳定?会突然停止吗?

Question

我不是完全清楚西方的强化手段,但它看起来像一个非常强大的(组合)的力量,想必不会有可能的时间尺度变化对年(甚至是几十年,几百年)。

但我记得阅读前一段时间,全球变暖已经是已知的导致的数量显著增加新鲜的(相对于盐)水系统引入欧洲。我假设的“url”融化的冰川和雪/冰在以前冻土地区,但就我所知可能有更简单的(潜在)大量增加带来的降水在欧洲西北部。

我坦率地承认我不知道的相对重要性暖和/冷咸/淡水在墨西哥湾流的热力学系统,这可能是相关的。但是我真正想知道的是……

我们充分理解墨西哥湾流将回答在我的标题提出的问题吗?

Answer 1

有一个很好的在破旧的这个问题RealClimate和一个维基百科文章致力于主题。

总结的要点:

• 目前墨西哥湾流是经向翻转的一部分(全球海洋运输),主要是风动,其次thermohaline-driven。墨西哥湾流本身也是主要风力。
• 有一些减少温盐的司机在北大西洋,由于温度的增加,和大量的淡水,主要来自西伯利亚永久冻土层的融化。这部分的系统波动(大部分地区一样),但这似乎是一种趋势。
• 这些变化是不够的威胁墨西哥湾流,也没有任何的观察一个全面减速,否则无法解释自然变异。
• 很可能墨西哥湾流将减缓未来几个世纪(缓慢的波动出现在政府间气候变化专门委员会的一些模型,2100)。
• 一个完整的关闭是可能的(它已经发生过,尤其是在新仙女木),但很难预测,原因并不是很清楚。但这似乎不太可能很快发生。

Answer 2

在某些能力,微分加热负责海洋的对流运动由于活跃的力量。然而,它可能表明,净(垂直集成)水平运输在大多数海洋完全是因为水面上的风应力的作用(斯维德鲁普,1947)。换句话说,洋流的模式主要是风应力的直接模式的镜子。

当前的主要原因是加强西部边界的β\美元效果,或者加强与纬度科里奥利。这种效应会导致海洋表面的斜率更陡因为赤道东风西边比中纬度西风带,因此表面水堆积在西部边界。由于潜在的涡度守恒陡峭斜坡的结果在更快地转流,一边旋转(即西方强化)。

西集约化的另一个原因是密度梯度,即纬向密度的梯度的迹象。例如,如果密度在极地突然变得比密度在赤道地区,西部边界电流会明显较弱。另一个论点解释西方强化的现象通过积累的能量由于向西传播行星罗斯比波。

如果我们假设当前的速度在墨西哥湾流U \ sim 1美元m / s平均(其最大可能的两倍)的动量单位体积流体包裹美元\ρU \ sim 1000美元公斤米$ ^ {2}$年代$ ^ {1}$。典型的估计的总质量运输在墨西哥湾流的横截面的顺序\ cdot 10 ^ 6 90美元米$ ^ {3}$年代$ ^ {1}$的水。相比之下,射流的流体的动量元素在大气中是一个数量级小于在墨西哥湾流,尽管风速度大于水流速度的一百倍。

假设墨西哥湾流总量V = L \ cdot W美元\ cdot D $,长度L = 2500美元公里,宽度W = 75美元公里,深度D = 800美元米,粗近似,我们可以估计总力$ F $必须采取行动在液体/(假设)2美元年引起足够的散装液体动能的变化$ m \δv = \ \δρv $所以墨西哥湾流停止。从牛顿第二定律和插入一些典型的价值观:

F =美元\压裂{\δv}{\δt} = 2.5 \ cdot 10 ^ 9美元N

假设通过一个表面所施加的力是风和假设其行动扩展到当前的底部。然后需要一个风应力\τ= 0.01美元宾夕法尼亚州代表至少两年,当然这个数字将需要更高的因为在现实的风应力加速顶层水柱,及其与深度的影响减弱。请注意,典型的海洋风应力的值是什么$ 0.1美元Pa。这表明,纯粹从物理原理,在两年内阻止墨西哥湾流是现实的。

但是,它是不可能没有一个完整的逆转以及建立风加上大幅减少在两极附近的密度比赤道附近。后者是为什么一些墨西哥湾流的模型预测未来经济放缓,随着地球人为加热导致极地冰的融化,海水变得更新鲜和密度较低。幸运的是,正如@naught101指出的,变化的大小不太可能在不久的将来发生。

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斯维德鲁普,哈拉尔德·乌尔里希。“斜压海洋风力电流;与应用程序到赤道东太平洋的洋流。”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 33.11 (1947): 318.

Pedlosky,约瑟夫。“地球物理流体动力学”。New York and Berlin, Springer-Verlag, 1982. 636 p. 1 (1982).