温盐环流

概述

大洋传送带是一种全球性的温度、盐度循环系统。又称为“温盐环流”和“热盐环流”。高盐度的低温海水在北大西洋北部下沉，自深海向南流动返回赤道，一直到达环南极。它在南大西洋、南印度洋及南太平洋上升至海水表层，流向北大西洋、印度洋及北太平洋，汇合成一支温暖且盐度低的洋流，自热带太平洋向西穿过印度洋，绕过非洲南部，最后到达大西洋一直向北，从而形成一个闭合的环流。其中，在北大西洋海域，海水表层向北，深层向南的传送有着特别重要的意义，它不断地将低纬度地区赤道附近的热量和盐度低的海水带到中高纬度的海域，从而缓和了北半球中高纬度地区温度的变化，维持着全球气候系统的平衡。

大洋传送带是根据深部水体的年龄测定发现的。表层水与深层水大约每2000年围绕地球循环一圈。 地质历史中，大洋传送带流的变化可以引起如电影《后天》所描绘的环境巨变。

成因

在北大西洋，环流的表面暖水向北流而深海冷水向南流，造成净热量向北输送。表面海水在位于高纬度的固定下沉区下沉。表面风对于100 米左右以下深度的海水环流所起的作用微乎其微，而海水温度和盐度的变化则足以使海水密度产生差异。 海水密度的差异使得产生了密度梯度，导致海流的形成。这种方式产生的海流流速非常慢（每年只有若干公里），只有通过特殊的手段才能发现这种海流，也就是通过把不同深度的水团的温度、盐度和氧含量表示在图上，才能发现它的存在。图为由Broecker最早提出的全球温盐环流输送带示意图，其中的阴影部分表示海洋浅层较暖的、流回北大西洋的洋流，未加阴影的部分表示海洋深层冷而咸的、流出北大西洋的洋流。可见形成于北大西洋的冷水团在深层以西边界流的形式向南流去，之后围绕着南极绕极急流，部分和形成于威德尔海的南极底层水混合，流向太平洋和印度洋，在那里上翻穿过温跃层达到上层海洋。 全球温盐环流输送带示意图

重要性

温盐环流的重要性在于，它和大气中著名的Hadley环流、Ferrel环流和极地环流等一起，构成了对于维持全球气候系统的能量平衡至关重要的经向环流体系。众所周知，对于全球气候系统而言，热带存在辐射盈余，极地则存在辐射亏损，为保持整个系统的能量平衡，在低纬与高纬之间，必须存在强的经向能量输送。以前人们认为，这种输送作用主要通过大气过程来实现。现在研究表明，海洋的极向热输送约占海气耦合系统中极向热输送总量的50%，在北半球，它把低纬的热量输送到高纬，在50N附近（那里的海洋西边界流最强）通过强烈的海气热交换，把大量的热量输送给大气，再由大气把能量向更高纬度输送。海洋经向热输送强度的变化，将对全球气候产生重要影响。在当前气候中，大西洋是主要的向高纬度的热输送器。北大西洋湾流属于暖水系环流，温盐环流属于冷水系环流，冷、暖水在北大西洋高纬的转换，向大气释放出大量的热量。据估算，在24N处，大西洋的热输送为1.2PW，而该纬度上所有大洋的经向热输送总量为2.0PW，大气的热输送总量为3.0PW。在北大西洋，向高纬的热输送以及冬季的热释放，可以补充年日射的25%，盛行西风带将这些热量带至相临大陆，使得北欧气候温暖。温盐环流活动的任何变化，都将给区域乃至全球气候造成可观的影响。