利用NAOSIM模式模擬末次盛冰期北冰洋水文及海冰變化特征.pdf

1、古氣候?qū)W的研究開始于二十世紀(jì)80年代，但是由于數(shù)據(jù)的缺乏和研究手段的限制，在最初的十多年時(shí)間中，幾乎沒有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。2000年后，隨學(xué)科交叉和研究手段的不斷進(jìn)步，特別是近年來北冰洋海冰的不斷衰退給研究北極地區(qū)提供了更多的機(jī)會(huì)。 兩極地區(qū)洋流和海冰分布特征能夠表征全球氣候的演變過程。將數(shù)值模擬與兩極地區(qū)地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)研究結(jié)合起來反演地球氣候的發(fā)展史，是目前國際上氣候?qū)W研究和極地研究的重要方向。本文基于“海洋-大氣-海冰”之間的

2、動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)關(guān)系，模擬末次盛冰期(約20000年前)的北半球高緯地區(qū)大洋環(huán)流和海冰分布，不但能夠?qū)μ幱诒诘谋睒O地區(qū)流場和海冰分布有全面的認(rèn)識(shí)，而且對“海-氣-冰”耦合理論的發(fā)展也具有一定的推動(dòng)作用。 本文采用“北大西洋和北冰洋冰-海模式”(NAOSIM)，綜合考慮大氣強(qiáng)迫、海陸分布變化、地表徑流、初始物理場以及海洋邊界等因素的影響，模擬區(qū)域內(nèi)的環(huán)流和海冰分布特征。模擬結(jié)果顯示： 在末次盛冰期，北極地區(qū)洋流結(jié)構(gòu)與現(xiàn)在完

3、全不同。在海冰和冰川的包圍下，只通過弗拉姆海峽與北大西洋相通。在冰層的覆蓋下，大氣與海洋之間的動(dòng)量通量和熱通量幾乎被完全阻隔，表層環(huán)流結(jié)構(gòu)主要受位渦守恒機(jī)制的影響。同時(shí)，地表徑流、海冰和北大西洋海水的溫鹽特性對北冰洋環(huán)流也能夠造成影響。 弗拉姆海峽表層水被北冰洋表層水團(tuán)控制，在質(zhì)量守恒和海水層化機(jī)制的控制下，除了一小部分參與海冰的熱力學(xué)過程，北冰洋沿岸的地表徑流全部通過東格陵蘭洋流進(jìn)入北歐海。在次表層和中層，北大西洋海水進(jìn)入北冰

4、洋在西伯利亞海域受地形抬升進(jìn)入表層環(huán)流。 北歐海洋流結(jié)構(gòu)也主要處于位渦守恒控制下。北冰洋地表徑流和北大西洋水的溫鹽特性的改變，都會(huì)對它產(chǎn)生影響。北歐海盆東、西兩側(cè)受“挪威-北冰洋”暖流和東格陵蘭寒流影響；在海盆中央，海水從表層到海底混合均勻，表現(xiàn)出一致的溫鹽特性，但是這一區(qū)域存在明顯的季節(jié)變化。 末次盛冰期，北冰洋海域被平均厚度15m的多年冰所覆蓋，沒有季節(jié)變化。海冰厚度的分布與徑流影響范圍有很高的相似度。弗拉姆海峽海冰