الدوران الانقلابي للمحيطات والدوران العميق
في عدد قليل من المناطق القطبية، تصبح المياه السطحية باردة ومالحة بما يكفي لتغوص كيلومترات في العمق، مما يؤدي إلى حركة انقلابية عالمية بطيئة تهوي الأعماق وتشكّل المناخ على مدى قرون.
Definition
الدوران الانقلابي هو التدفق العميق المدفوع بالكثافة (الحراري الملحي) حيث تغوص المياه السطحية في المناطق القطبية، وتنتشر عبر المحيط العميق، وتعود ببطء إلى السطح، مما يهوي المحيط العالمي ويربط أجزاءه.
Scope
يغطي هذا الموضوع تكوّن المياه العميقة والقاعية في البحار القطبية، وبنية ونقل الدوران الانقلابي الزوالي، وتوزيع وتتبع الكتل المائية، ودور الاختلاط في إتمام الدوران الانقلابي، وإمكانية وجود حالات دوران مستقرة متعددة.
Core questions
- أين وكيف تتكون المياه العميقة والقاعية، وما الذي يحدد خصائصها؟
- ما هي بنية وقوة الدوران الانقلابي الزوالي؟
- كيف تنتشر الكتل المائية وتختلط لإغلاق حلقة الدوران الانقلابي؟
- هل يمكن أن يكون للدوران الانقلابي أكثر من حالة مستقرة واحدة وأن يتغير فجأة؟
Key theories
- الدوران الانقلابي الحراري الملحي وتكوّن الكتل المائية
- يؤدي التبريد وزيادة الملوحة في خطوط العرض العليا إلى جعل المياه السطحية كثيفة بما يكفي للغوص، مما يشكل كتلًا مائية عميقة تنتشر على طول أسطح الكثافة وتحدد الدوران العميق.
- التوازنات المتعددة للدوران الانقلابي
- أظهر ستومل أن التأثيرات المتنافسة لدرجة الحرارة والملوحة على الكثافة يمكن أن تمنح الدوران الانقلابي أكثر من حالة مستقرة واحدة، مما يثير إمكانية حدوث تحولات مفاجئة في تاريخ المناخ.
Mechanisms
في شمال الأطلسي وحول القارة القطبية الجنوبية، يؤدي التبريد الشديد ورفض المحلول الملحي أثناء تكوّن الجليد إلى زيادة كثافة السطح حتى تغوص المياه لتشكيل المياه العميقة والقاعية؛ تنتشر هذه المياه عبر الأعماق وتُعاد تدريجياً إلى الأعلى عن طريق الاختلاط والارتفاع الناتج عن الرياح، مما يكمل دورانًا انقلابيًا عالميًا يستغرق حوالي ألف عام.
Clinical relevance
ينقل الدوران الانقلابي الحرارة التي تدفئ المناخات الإقليمية، ويهوي المحيط العميق بالأكسجين، ويحبس الكربون؛ وقد أثار القلق من أن الاحترار وتناقص الملوحة قد يضعف هذا الدوران، مما جعل الدوران الانقلابي الأطلسي محورًا لمراقبة المناخ وبحوث التغير المفاجئ.
History
حلل علماء المحيطات في أوائل القرن العشرين الكتل المائية ورسموا خرائط للدوران العميق؛ وكشف نموذج ستومل عام 1961 عن توازناته المتعددة، وربط تركيب برويكر لـ "الحزام الناقل" الدوران العميق بالتغيرات المناخية المفاجئة المسجلة في الجليد والرواسب، مما حفز المراقبة المستمرة للدوران الانقلابي.
Key figures
- Henry Stommel
- Wallace Broecker
- Carl Wunsch
Related topics
Seminal works
- talley2011
- stommel1961
Frequently asked questions
- كم من الوقت تبقى المياه العميقة تحت السطح؟
- يمكن أن تبقى المياه التي تغوص في المحيط العميق هناك لعدة قرون إلى حوالي ألف عام قبل أن يعيدها الاختلاط والارتفاع إلى السطح، مما يجعل الدوران العميق بطيئًا جدًا.
- هل يمكن أن ينهار الدوران الانقلابي الأطلسي؟
- تشير النماذج والسجلات السابقة إلى أن الدوران الانقلابي يمكن أن يضعف أو يتغير بين الحالات إذا أصبحت المياه السطحية دافئة جدًا أو قليلة الملوحة جدًا بحيث لا تغوص؛ وما إذا كان هذا سيحدث ومدى سرعته هو مجال بحث نشط.