Барьерный слой (океанография) - Barrier layer (oceanography)
Барьерный слой в океане представляет собой слой воды , разделяющую хорошо перемешанный поверхностный слой из термоклины .
Толщина барьерного слоя (BLT)
Толщина барьерного слоя определяется как разница между глубиной смешанного слоя (MLD), рассчитанной по температуре, минус глубина смешанного слоя, рассчитанная с использованием плотности. Первое упоминание об этом различии как о барьерном слое было в статье, описывающей наблюдения в западной части Тихого океана в рамках исследования циркуляции в западной экваториальной части Тихого океана . В регионах, где присутствует барьерный слой, стратификация является стабильной из-за сильного воздействия плавучести, связанного со свежей линзой, сидящей на вершине водяного столба.
В прошлом типичным критерием MLD была глубина, на которой температура поверхности охлаждалась на 0,2 ° C (см., Например, D T-02 на рисунке). До появления данных о подземной солености, получаемых от Арго , это была основная методология расчета океанической MLD. Совсем недавно для определения MLD использовался критерий плотности, определяемый как глубина, на которой плотность увеличивается от поверхностного значения из-за заданного снижения температуры на 0,2 ° C от поверхностного значения при сохранении постоянного значения поверхностной солености. В рисунке, это определяется D сигмой и соответствует изотермическому / изохалинному слою. BLT - это разность определяемого температурой MLD за вычетом определенного значения плотности (т.е. D T-02 - D sigma ).
Режимы BLT
Большие значения BLT обычно встречаются в экваториальных областях и могут достигать 50 м. Выше барьерного слоя хорошо перемешанный слой может быть вызван местными осадками, превышающими испарение (например, в западной части Тихого океана), речным стоком, связанным с муссонами (например, в северной части Индийского океана), или адвекцией соленой воды, субдуцированной в субтропиках (обнаружено в все субтропические океанские круговороты ). Формирование BLT в субтропиках связано с сезонным изменением глубины смешанного слоя, более резким градиентом солености морской поверхности (SSS), чем обычно, и субдукцией вдоль этого фронта SSS. В частности, БЛТ формируется в зимний период на экваториальном фланге максимумов субтропической солености. В начале зимы атмосфера охлаждает поверхность, а сильный ветер и отрицательная плавучесть повышают температуру до глубокого слоя. В то же время свежая поверхностная соленость переносится из дождливых регионов тропиков. Глубокий температурный слой и сильная стратификация по солености создают условия для образования БЛТ. Для западной части Тихого океана механизм образования BLT иной. Вдоль экватора, восточный край теплого бассейна (обычно 28 ° C изотермы - см SST участок в западной части Тихого океана) представляет собой область , граница между теплой пресной водой на запад и холод, соленый, upwelled воды в центральной части Тихого океана. Барьерный слой образуется в изотермическом слое, когда соленая вода погружается с востока в теплый бассейн из-за локальной конвергенции, а теплая пресная вода перекрывает более плотную воду на востоке. Здесь слабые ветры, обильные осадки, адвекция воды с низкой соленостью на восток, субдукция соленой воды на запад и нисходящие экваториальные волны Кельвина или Россби являются факторами, которые способствуют формированию глубокой BLT.
Значение BLT
До Эль-Ниньо теплый бассейн накапливал тепло и ограничивался далекой западной частью Тихого океана. Во время Эль-Ниньо теплый бассейн мигрирует на восток вместе с сопутствующими осадками и текущими аномалиями. Выборки из западных ветров увеличиваются в течение этого времени, усиливая событие. Используя данные с швартовки «Тропическая атмосфера - океан» (TAO) в западной части Тихого океана, в течение 1992-2000 гг. Прослеживалась миграция теплого бассейна на восток и запад с использованием солености морской поверхности (SSS), температуры поверхности моря (SST), течения и подземные данные о проводимости как функции температуры и глубины, взятые в различных исследовательских экспедициях. Эта работа показала, что во время западного течения BLT в западной части Тихого океана вдоль экватора (138 o E-145 o E, 2 o N-2 o S) находилась между 18 м - 35 м, что соответствует теплой ТПО и служит эффективным механизм хранения тепла. Формирование BLT движется западными (т. Е. Сходящимися и погружающимися) течениями вдоль экватора около восточного края фронта солености, который определяет теплый бассейн. Эти западные течения вызываются нисходящими волнами Россби и представляют собой либо адвекцию BLT на запад, либо преимущественное углубление более глубокого термоклина по сравнению с более мелким галоклином из-за динамики волн Россби (т.е. эти волны способствуют вертикальному растяжению верхнего слоя воды). Во время Эль-Ниньо западные ветры гонят теплый бассейн на восток, позволяя пресной воде течь поверх местной более холодной / соленой / более плотной воды на востоке.
Используя связанные модели атмосферы / океана и настройку смешивания для исключения BLT за год до Эль-Ниньо, было показано, что накопление тепла, связанное с BLT, является требованием для большого Эль-Ниньо. Было показано, что существует тесная взаимосвязь между SSS и SST в западной части Тихого океана, а барьерный слой играет важную роль в поддержании тепла и количества движения в теплом бассейне внутри стратифицированного по солености слоя. Более поздние работы, в том числе дрифтеры Арго, подтверждают взаимосвязь между миграцией теплого бассейна на восток во время Эль-Ниньо и накоплением тепла BLT в западной части Тихого океана. Основное влияние BLT заключается в поддержании неглубокого перемешанного слоя, позволяющего улучшить ответную реакцию воздуха и моря. Кроме того, BLT является ключевым фактором в установлении среднего состояния, которое нарушается во время Эль-Ниньо / Ла- Ниньо.