夏季北冰洋海冰边缘区海水温盐结构及其形成机理

摘要

利用1999年北极科学考察期间在海冰边缘区的三次考察数据,研究了北冰洋海冰边缘区的温度和盐度结构.将海冰边缘区分为机制不同的两大类,一类是暖水海冰边缘区,主要热源是外部暖水进入海冰边缘区携带的热量;另一类是冷水海冰边缘区,主要热源是太阳辐射加热.文中主要对冷水海冰边缘区进行了研究.虽然两个冷水海冰边缘区(R区与T区)温度结构不尽相同,但都存在表层以下水体中的温度极大值现象,R区的温度极大值位于20m左右,T区的位于40-50m左右的深度,可以认为是海冰边缘区的典型温度特征.作者认为,次表层暖水的热源是太阳辐射的直接加热,为此,建立了太阳加热引起海水次表层增暖的物理模型和简单的数学模型,获得了冰下海水在太阳辐射的作用下增暖的解析解.结果表明,部分太阳辐射能穿过海冰加热冰下海水,加热之初温度的极大值出现在近表层,随着时间的推移,海温极大值的位置向下移动,最终可以达到40m左右,证明了仅仅依靠太阳的短波辐射就可以形成中间暖的水层.文中阐明,开阔海水更多的是上混合层和跃层结构,冰下海水主要是次表层暖水结构;冷水海冰边缘区的海水主要带有冰下海水的特征.由于次表层暖水的形成与海冰厚度关系很大,近十几年北冰洋海冰厚度的显著减少势必加强次表层暖水,可能是北冰洋增暖的又一个重要现象,对全球气候变化有意义深远的影响.