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图3.21归一化的时间演化风能输入通过地转流(圆),表面波(倒三角形),和埃克曼层(广场)(黄et al ., 2006)。
风应力的变化能量输入值得严重关注或许最重要的一点是表面地转风应力能量输入电流从每年变化很大,并增加在过去50年里,如图3.20所示。
同样,风能输入表面波和埃克曼层明显也增加了在过去的几十年中(图3.21)。变化在海洋风能输入起源于不同的来源。首先,由于全球变暖,风能和其他非线性动力过程可能更精力充沛。第二,第一次出现在南极的臭氧层空洞能够加强南部极地漩涡。通过大气中波波交互,intenstification的极地涡流向下传播,表现为西南的强化和提高表面西风在南大洋(见,例如,杨et al ., 2007)。
这两个数据所示,我们可以看到,由于可靠的测量,包括卫星数据、海洋能量的输入,通过地转流,ageostrophic电流,和表面波,自1980年代以来一直稳步增加。因此,它是自然的海洋环流应该调整,以应对这些变化的能量输入。
潮汐变化的耗散
许多因素调节潮汐耗散,包括盆的形状、深度测量法和海平面。这些方面的边界条件在各种时间尺度变化。
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- -©能源输入表面电流(模型)■V -表面波能量输入- h -埃克曼能源输入层
1950 1960 1970 1980 1990 2000
由于近年全球范围内的变化分布大陆漂移
这些变化有一个千禧年的或更长时间尺度。由于盆地的大小和形状的变化,潮汐耗散大大不同了地质历史中;因此,能源支持diapycnal混合可能不同(图3.22)。注意,这个结果是基于一个平底的数值模型。众所周知,底部地形起着至关重要的作用在控制正压潮流和耗散;然而,重建的手段可能是非常具有挑战性的。因此,从一个简单的结果潮汐模型引用来证明潮汐耗散的基本思想可能有巨大的变化在过去的地质。
如果我们进一步回的地质历史中,地月系的重力场的变化和地球自转速率也必须考虑。化石记录表明,地球自转却也放慢了在过去的9亿年;这个应该影响潮汐流和耗散率。
由于运动的地幔,大陆已经极大地在过去的地质。因此,全球海洋的形状也发生了巨大的变化。这是一个大挑战,在地图上标出的位置和深度测量法相关的海洋和潮汐流。
能源
图3.22平方米潮汐变化耗散(粗线,在1012 W)、柯(虚线,1017年J),和潜在的能量(细线,1017年J),在过去的5.5亿年里(基于数据从卡根和Sundermann, 1996)。
能源
图3.22平方米潮汐变化耗散(粗线,在1012 W)、柯(虚线,1017年J),和潜在的能量(细线,1017年J),在过去的5.5亿年里(基于数据从卡根和Sundermann, 1996)。
全球海平面变化
在时间尺度短于千禧年,全球平均海平面的海洋可以改变由于冰期-间冰期旋回。例如,高强),在最后的冰河时代发生了巨大的变化,导致潮汐耗散和温盐环流大大不同,包括以下:
•海平面比现在低逾100。在浅海潮耗散减少得多。因此,在海洋深处潮汐流快得多。因此,全球潮汐耗散在LGM比现在高出50%(埃格伯特et al ., 2003)。
•经向大气中温差大,所以风更强;因此风能输入海洋强得多。
因此,这将是一个优秀的项目模拟海洋环流和气候在一个新的参数化的LGM diapycnal混合与气候的变化。raybet雷竞技最新
重力势能是最重要的组件之一的能量平衡海洋环流。为了充分利用质量守恒法则,GPE的定义中可以方便地重写质量协调,使用刚才= dm,所以
注意,GPE的价值取决于选择的参考电平。例如,使用海面作为参考水平会引起GPE的负值。使用的意思是海底海洋的深度D = -3750,参考电平,GPE的总量在世界上的海洋被估计为2.1×1025 J (/ ~ 1.4 x 107 J / m3)。
的海水的密度仅略有不同。海洋中因此,GPE的主要部分是动态的,因此,只有一小部分的能量与密度平均偏差值是动态活跃。不同的方法区分GPE的动态活跃的和稳定的成分存在,如分层GPE的概念(SGPE)和可用势能(猿),这将在以下部分中讨论。
3.7重力势能和可用势能3.7.1重力势能
GPE的密度定义为
因为海水几乎是常数,质量守恒是取代了常用的布西涅斯克近似体积守恒。然而,取代质量守恒通过体积守恒可以诱导人工源/汇质量和GPE的模型。为了避免这样的问题,应该使用一个基于质量守恒模型研究GPE的平衡。
分层重力势能的定义的基本思想SGPE GPE分离为两个部分:一部分由于流域平均密度和部分由于密度异常。我们定义全球平均深度、密度、压力和参考
对世界上的海洋z = -2365, p = 1038.43公斤/立方米,p = 2455分贝。因此,在Eqn GPE的被积函数。(3.136)分为两部分pz = pz + p 'z !,因为其他术语,pz”和p 'z,毫无贡献全球积分。因此,总GPE分为两部分相关的GPE平均密度和SGPE分层。虽然美元0是依赖于参考电平,不是和它的密度估计x ' = / 105 V ~ -1.0 x / / m3的海洋。x是-因为p和z的负相关。显然,SGPE反映了能源与垂直分层;然而,大多数这样的能量不能被转化为客,因此这不是一个有效的可用能源驱动海洋循环。根据定义,如果水的密度均匀,SGPE应该是零。
检查贡献SGPE从压力、温度,盐度,我们引入下列分解p 'z ' = [(p - am) + (mo - am) + (om - p) + (am - ^ mo) l (Z - Z) (3.141)
p是原位密度;点=点(T, S, p pf)是潜在的密度,使用公关= 2455 db作为参考压强;和am0 =我(T, S, p pf);S = 34.718是平均盐度;我= jjjV amdv / V = 1038.70公斤/立方米,所以p和之间的区别很小。
在哪里
从z的定义,在Eqn全球一体化的第三个任期。(3.141)消失,即。/ /阵线(am - P) (z - z) dv = 0。因此,SGPE可以分为三个部分
现在让我们看看这些术语。第一项,$ > p = .f.f。第四(P - am) (z - z ^) dv,是由于密度异常与压差有关。自从压缩性的海水大概是常数,p - z的几乎是一个线性函数,以零值参考电平,(p - am) (z - z) < 0为整个水柱。因为海水的压缩系数随的变化盐度和温度只有非常轻微,这学期大致成正比的平方海洋深度在每个位置(图3.23)。
在Eqn第二项。(3.142),$ T = fffv (am0 - am) (z - z) dv,反映了由于密度不同海洋的温度。在亚热带,温水在海洋上产生很大差异am0——< 0。在大西洋,密度异常积极的一小部分南极底层水(AABW)占主导地位(见图3.24)。开始大负值的温水游泳池,由于温度的贡献仍然到处-在太平洋地区部门,除了南极和北冰洋附近小范围(见图3.24 b)。
分层GPE由于压力(106 j / m2)
分层GPE由于压力(106 j / m2)
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