واژگونی اقیانوسی و گردش عمیق
در تعداد انگشتشماری از مناطق قطبی، آب سطحی به اندازهای سرد و شور میشود که کیلومترها به عمق فرو میرود و یک واژگونی آهسته جهانی را به حرکت درمیآورد که اعماق اقیانوس را تهویه کرده و اقلیم را در طول قرنها شکل میدهد.
Definition
گردش واژگونی، جریان عمیق و چگالیمحور (ترموحالین) است که در آن آب سطحی در مناطق قطبی فرو میرود، در سراسر اقیانوس عمیق پخش میشود و به آرامی به سطح بازمیگردد و اقیانوس جهانی را تهویه و به هم متصل میکند.
Scope
این موضوع شامل تشکیل آبهای عمیق و بستر در دریاهای قطبی، ساختار و انتقال گردش واژگونی نصفالنهاری، توزیع و ردیابی تودههای آبی، نقش اختلاط در تکمیل واژگونی، و امکان وجود چندین حالت پایدار گردش میشود.
Core questions
- آبهای عمیق و بستر کجا و چگونه تشکیل میشوند و چه عواملی ویژگیهای آنها را تعیین میکند؟
- ساختار و قدرت گردش واژگونی نصفالنهاری چگونه است؟
- تودههای آبی چگونه پخش و مخلوط میشوند تا حلقه واژگونی را تکمیل کنند؟
- آیا گردش واژگونی میتواند بیش از یک حالت پایدار داشته باشد و به طور ناگهانی تغییر کند؟
Key theories
- واژگونی ترموهالین و تشکیل تودههای آبی
- سرمایش و شور شدن در عرضهای جغرافیایی بالا، آب سطحی را به اندازهای چگال میکند که فرو رود و تودههای آب عمیق را تشکیل دهد که در امتداد سطوح چگالی پخش میشوند و گردش عمیق را تعریف میکنند.
- تعادلهای چندگانه واژگونی
- استومل نشان داد که اثرات متقابل دما و شوری بر چگالی میتواند به واژگونی بیش از یک حالت پایدار بدهد و امکان گذارهای ناگهانی در تاریخ اقلیم را مطرح میکند.
Mechanisms
در اقیانوس اطلس شمالی و اطراف قطب جنوب، سرمایش شدید و دفع نمک در طول تشکیل یخ، چگالی سطح را افزایش میدهد تا زمانی که آب برای تشکیل آبهای عمیق و بستر فرو رود؛ این آب در سراسر اعماق اقیانوس پخش میشود و به تدریج توسط اختلاط و بالاآمدگی ناشی از باد به سمت بالا بازگردانده میشود و یک واژگونی جهانی را تکمیل میکند که تقریباً هزار سال به طول میانجامد.
Clinical relevance
گردش واژگونی گرما را منتقل میکند که اقلیمهای منطقهای را گرم میکند، اقیانوس عمیق را با اکسیژن تهویه میکند و کربن را جداسازی میکند؛ نگرانی از اینکه گرمایش و شیرین شدن آب میتواند آن را تضعیف کند، گردش واژگونی اقیانوس اطلس را به کانون توجه پایش اقلیم و تحقیقات تغییرات ناگهانی تبدیل کرده است.
History
تحلیل تودههای آبی توسط اقیانوسشناسان اوایل قرن بیستم، گردش عمیق را نقشهبرداری کرد؛ مدل ۱۹۶۱ استومل تعادلهای چندگانه آن را آشکار ساخت، و سنتز «نوار نقاله» بروکر، گردش عمیق را به تغییرات اقلیمی ناگهانی ثبت شده در یخ و رسوبات مرتبط کرد و مشاهده مداوم واژگونی را تحریک نمود.
Key figures
- Henry Stommel
- Wallace Broecker
- Carl Wunsch
Related topics
Seminal works
- talley2011
- stommel1961
Frequently asked questions
- آب عمیق چه مدت زیر سطح باقی میماند؟
- آبی که به اقیانوس عمیق فرو میرود، میتواند برای چندین قرن تا حدود هزار سال در آنجا باقی بماند تا اینکه اختلاط و بالاآمدگی آن را به سطح بازگرداند، که این امر گردش عمیق را بسیار کند میکند.
- آیا گردش واژگونی اقیانوس اطلس میتواند فرو بپاشد؟
- مدلها و سوابق گذشته نشان میدهند که اگر آبهای سطحی بیش از حد گرم یا شیرین شوند و نتوانند فرو روند، واژگونی میتواند تضعیف شود یا بین حالتها تغییر کند؛ اینکه آیا و با چه سرعتی این اتفاق ممکن است رخ دهد، یک حوزه فعال تحقیقاتی است.