罗斯环流变化如何促进海洋热量向西南极大陆架输送

罗斯环流位于南大洋，在调节南极洲周围的气候和海洋动力学方面发挥着关键作用。其最显著的影响之一是它对海洋热量输送的影响，这对于冰架的稳定性、海洋生态系统和该地区的整体能源预算至关重要。了解罗斯环流的变化如何影响向西南极大陆架输送热量对于预测未来的气候变化和冰盖稳定性至关重要。一项新的研究探讨了有关罗斯环流变化及其对向西南极大陆架输送海洋热量的贡献。

罗斯环流及其物理特性

罗斯环流是南大洋罗斯海的一个大型旋转洋流系统。它由西风和海冰共同驱动，海冰对环流的动态影响重大。环流的环流分为东翼和西翼，每个翼对该区域的热通量的贡献不同。罗斯环流东部边缘在海洋热量输送方面尤为引人注目。它充当着暖水从亚热带地区流向极地地区的管道，有助于平衡南大洋和南极大陆之间的热量分布。相反，西缘主要参与较冷水的输送，这对该地区的整体降温至关重要。暖水团和冷水团之间的相互作用对于理解环流对西南极系统的贡献至关重要。

罗斯环流的变化及其与各种气候和海洋因素的相互作用。这些因素包括风向、海冰范围和温度异常的影响，所有这些都会导致环流环流及其促进的热量输送发生变化。

• 风的变化：南大洋的风力和风向，尤其是西风，对罗斯环流的行为有直接影响。风向的变化，例如与南半球环状模 (SAM) 或厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO) 相关的变化，可能导致环流的强度和方向发生重大变化。
• 海冰动力学：海冰是调节环流行为的另一个关键因素。海冰的膨胀和收缩影响海洋和大气之间的热交换。随着海冰的增长，它将海洋与大气隔离开来，从而减少热量损失。相反，当海冰消退时，它允许海洋和大气之间进行更大的相互作用，从而导致热量传输增加。
• 海洋温度变化：南大洋的温度异常，特别是在厄尔尼诺现象等较暖时期，可能会改变海洋的分层。这些异常会影响暖水团的深度和分布，进而影响西南极大陆架的热量供应。

罗斯环流变化对西南极大陆架热量供应的影响

西南极大陆架是了解南极冰盖未来的关键区域，因为这里有多个易受海洋热量影响的冰架。研究表明，罗斯环流的变化直接影响到达该地区的暖水量，从而影响冰架的稳定性和冰融化的速度。

当罗斯环流扩张时（通常是由于风向和海冰动态的变化），它会增强沿环流东部边缘向极地输送暖水。这种较暖水的流入可以到达大陆架，增加冰架的基底融化速度并导致其不稳定。

罗斯环流变化引起的热传输增加可能导致西南极大陆架附近的地下海洋层变暖。这种变暖尤其令人担忧，因为它直接影响冰架底部，而这些冰架底部已经很容易被变暖的海水融化。这些水域的变暖与思韦茨冰川和松岛冰川等冰架稳定性的显著变化有关，这两者都是导致全球海平面上升的原因。

还有反馈机制在起作用。随着罗斯环流扩张并将更多热量输送到极地，它可能会加剧冰架融化，导致冰架进一步后退。这种后退反过来又会通过改变冰架和洋流之间的相互作用来影响环流的动态，形成一个可能加速南极洲冰损失的循环。

罗斯环流变化对南极冰盖稳定性和全球海平面上升的影响

罗斯环流的变化及其对海洋热量输送的影响对西南极冰盖 (WAIS) 的稳定性有着深远的影响。大陆两侧的冰架对海洋条件的变化高度敏感，暖水涌入该地区可能会加速冰架的崩解。

如果罗斯环流继续向西南极大陆架输送更多暖水，冰架崩塌的可能性就会增加。冰架崩塌（如拉森 B 冰架的情况）会引发大陆内部冰流快速流向海洋，导致海平面上升。

西南极冰盖的不稳定对全球气候有更广泛的影响。南极洲冰层的融化将导致海平面上升，对全球沿海社区产生重大影响。此外，冰的融化可能会改变海洋环流模式，进一步加剧气候变化。

特定冰架，例如阿蒙森海和罗斯海地区的冰架，特别容易受到罗斯环流变化的影响。由于这些地区的冰融化速度已经加快，了解环流的未来行为对于预测这些冰架的长期命运至关重要。

新的研究发现

华盛顿大学海洋学院引导的一项新的研究，研究人员利用海面高度数据观察环流随时间的运动和扩张，并结合地下温度分布来量化向冰架的热量输送。

这项研究的核心发现是罗斯环流的变化直接影响海洋热量向西南极大陆架的极地输送。罗斯环流是南大洋的一个大规模海洋环流特征，其扩张与风向和海冰变化有关。研究表明，当环流扩张时，它会加强环流东部边缘的极地热量输送，直接影响西南极冰盖 (WAIS) 及其冰架附近水域的地下温度。

当罗斯环流扩张时，通过东部边缘的热量传输增加，导致冰架底部融化增强，这是冰盖动力学和海平面上升的一个关键因素。

风应力的变化，尤其是南大洋西风的变化，以及海冰覆盖的动态对环流的扩张和收缩有显著的影响。这些因素与热输送之间的关系对于预测未来的冰架融化具有重要意义。

罗斯环流向极地输送的热量调节了西南极洲冰架的融化。随着环流的扩张，较暖的水深入大陆架，导致冰架底部融化加剧。这一过程导致大陆冰层融化，这是南大洋海平面上升的关键机制之一。

这项研究的结果表明，未来对南极冰盖动态和海平面上升的预测需要考虑罗斯环流等洋流的变化。气候变化导致的风向变化可能会导致环流更频繁或更剧烈地扩张，从而导致更多的热通量到达冰架。

思考

罗斯环流变化与海冰动态之间的确切联系机制是什么？ 该研究表明，罗斯环流的变化，尤其是其扩张，与风向和海冰条件的变化有关，然而，风驱动的海洋环流变化如何影响海冰动态，海冰在调节热量输送方面起着什么作用？

罗斯环流变化对南极冰盖动态的长期影响是什么？ 罗斯环流在向南极大陆架输送热量方面起着关键作用，这会影响冰架融化速度。然而，罗斯环流的变化如何影响南极冰架的基底融化速度，以及如何在更长的时间尺度上预测这些影响，特别是在气候变化情景下？

参考文献：Channing J. Prend, Graeme A. MacGilchrist, Georgy E. Manucharyan, Rachel Q. Pang, Ruth Moorman, Andrew F. Thompson, Stephen M. Griffies, Matthew R. Mazloff, Lynne D. Talley & Sarah T. Gille ，Ross Gyre variability modulates oceanic heat supply toward the West Antarctic continental shelf.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 47 (2024) ，doi.s43247-024-01207-y

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