Beauforta Gyre'a

Transpolar Drift i Beaufort Gyre to główne prądy oceaniczne w Oceanie Arktycznym .

Wir Beauforta jest jednym z dwóch głównych prądów oceanicznych na Oceanie Arktycznym . Znajduje się mniej więcej na północ od wybrzeża Alaski i Kanady. W przeszłości arktyczny lód morski krążył w wirze Beauforta nawet przez kilka lat, prowadząc do powstania bardzo grubego, wieloletniego lodu morskiego. Ze względu na ocieplające się temperatury w Arktyce wir utracił znaczną ilość lodu, praktycznie zmieniając to, co kiedyś było wylęgarnią lodu morskiego, aby dojrzał i wyrósł na najgrubszy i najstarszy lód Oceanu Arktycznego, w „cmentarzysko” dla starszy lód.

Mechanizmy dynamiczne

Warunki w Arktyce sprzyjały utracie lodu morskiego w ostatnich latach podczas lata na półkuli północnej . Pod koniec XX wieku analizy rosnących temperatur wód powierzchniowych Pacyfiku doprowadziły do odkrycia związku między tymi rosnącymi temperaturami a początkiem poważnej utraty arktycznego lodu morskiego na Morzu Beauforta . Zaproponowano powód istnienia tego powiązania: „... opóźnione tworzenie się lodu w zimie pozwala na bardziej wydajne sprzężenie między oceanem a siłą wiatru”. Te dynamiczne mechanizmy obserwuje się w rozpędzaniu się i krążeniu wiru Beauforta.

Epoka lodowcowa Morza Arktycznego: 1984 - 2019

W zachodniej części Oceanu Arktycznego znajduje się wir Beauforta, którego rosnący zbiornik słodkiej wody jest owiany tajemnicą. W ostatnich latach ta rosnąca zawartość słodkiej wody (FWC) była centralnym punktem wielu badań, szczególnie tych dotyczących sprzężonej dynamiki ocean-atmosfera. Większość słodkiej wody w Arktyce znajduje się w wirze Beauforta. łodzi podwodnych , statków i stacji na dryfującym lodzie są ukierunkowane na miesiące letnie na półkuli północnej, sugerują, że wir rozszerzał się w ciągu ostatnich dwóch dekad. Aby dokładnie przeanalizować te obserwacje, naukowcy wykorzystali połączone modele ogólnej cyrkulacji morza, lodu i oceanu. Wyniki modelowe pokazują, że transport Ekmana odgrywa integralną rolę w zmienności słodkiej wody w wirze, a tym samym w Oceanie Arktycznym. Przeważający kierunek obrotu wiru Beauforta jest zgodny z ruchem wskazówek zegara, zgodnie z przeważającą cyrkulacją wiatru Wyżu Polarnego. Coriolis skręca poruszające się obiekty w prawo na półkuli północnej, a „w prawo” jest do wewnątrz w układzie obracającym się zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Dlatego wszystko, co unosi się na wodzie, w tym świeża woda, ma tendencję do przemieszczania się w kierunku środka systemu. Rzeczywiście, w środku wiru Beauforta występuje niewielkie wybrzuszenie, gdy obraca się on w dominującym kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara. Jeśli, jak spekuluje się, gdy Ocean Arktyczny stanie się kolektorem ciepła, co spowoduje powstanie niskiego ciśnienia, obracającego się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, można oczekiwać, że wir Beauforta pójdzie w jego ślady i wyśle świeższą wodę na zewnątrz, aby została przechwycona przez prąd transpolarny. To może równie dobrze wywołać bardziej słoną, nieco cieplejszą wodę Atlantyku, która leży pod pływającą, świeższą wodą Arktyki.

Zmiany w transporcie Ekmana zmieniają wysokość powierzchni morza i głębokość halokliny, powodując pompowanie Ekmana. Podczas reżimów antycyklonalnych - kiedy zwijanie się naprężenia wiatru jest ujemne - słodka woda jest pompowana do Wiru Beauforta; podczas reżimów cyklonicznych - kiedy wiatru jest dodatnie - słodka woda jest uwalniana do Oceanu Arktycznego, skąd może następnie wpływać do północnego Atlantyku. Giles i in. (2012) doszli do wniosku, że zmienność zawartości słodkiej wody zmienia się w zależności od zwijania się pod wpływem naprężenia wiatru. Zwijanie się pod wpływem wiatru zastosowane przez Gilesa i in. (2012) pochodzi z danych NCEP/NCAR Reanalysis w National Oceanic & Atmospheric Administration, Earth System Research Laboratory, Physical Sciences Division (NOAA/OAR/ESRL PSD) w Boulder, Colorado, USA.

Cykl sezonowy zawartości wody słodkiej dotyczy nie tylko procesów mechanicznych (pompowanie Ekmana), ale także procesów termicznych (tworzenie lodu). Wir Beauforta zawiera średnią objętość 800 km ³ zamarzniętej słodkiej wody lub lodu morskiego, w oparciu o średnią grubość lodu wynoszącą 2 metry. W miesiącach od czerwca do lipca średni cykl sezonowy szczytów zawartości słodkiej wody; w tym sezonie grubość lodu morskiego osiąga minimum, co oznacza, że ilość stopionego lodu morskiego osiągnęła maksimum. Maksymalna zawartość słodkiej wody uwalniana do wód oceanicznych zbiega się z maksymalnym zwijaniem się wiatru (tj. minimum podczas pompowania Ekmana), co pozwala na przedostawanie się dużej ilości słodkiej wody do cyrkulacji Oceanu Arktycznego. Ten szybki napływ słodkiej wody do cyrkulacji arktycznej zmusza duże ilości słodkiej wody do odpływu do północnoatlantyckiego , wpływając na atlantycką południkową cyrkulację wywracającą .

Studia

Beaufort Gyre utworzył kopułę słodkiej wody , która rozszerzyła się w pionie o około 15 centymetrów (5,9 cala) od 2002 roku; do 2011 roku powiększył się do około 8 000 kilometrów sześciennych (1900 cu mil). Słodka woda w tym wirze stanowi około 10% całej słodkiej wody w Oceanie Arktycznym; większość zasobów słodkiej wody w Arktyce pochodzi z rosyjskich rzek w postaci spływu . Zgodnie z ruchem wskazówek zegara cyrkulacja wiru Beauforta jest indukowana przez układy wiatrów związane ze stałym antycyklonicznym układem wysokiego ciśnienia nad zachodnią częścią Arktyki. W obracającym się zgodnie z ruchem wskazówek zegara wirze na półkuli północnej siła Coriolisa powoduje przepływ wody oceanicznej do środka wiru, gdzie się gromadzi, skutecznie tworząc kopułę wody. Jeśli wzorce wiatrów zmienią się w cyrkulację cykloniczną z powodu występowania systemu niskiego ciśnienia (wznoszące się powietrze wywołane cieplejszymi temperaturami oceanu i większą objętością otwartej wody Oceanu Arktycznego), spowoduje to odwrócenie cyrkulacji wiru Beauforta i przepływ przeciwny -zgodnie ze wskazówkami zegara. nastąpiłoby upwelling cieplejszej wody z Oceanu Atlantyckiego .

Oceanograf Andrey Proshutinsky wysunął teorię, że gdyby wiatry i cyrkulacja wirowa osłabły, duże ilości słodkiej wody mogłyby wyciekać ze wschodniej części Oceanu Arktycznego do północnego Atlantyku, wpływając na cyrkulację termohalinową , a tym samym na klimat .

Ze względu na sezonowe tworzenie się lodu morskiego wir Beauforta jest trudno dostępny, a zatem badany w miesiącach zimowych na półkuli północnej; brak światła słonecznego w tych miesiącach wymusza stosowanie sztucznego oświetlenia. Badania Arthura S. Dyke'a i innych pokazują, że jeśli wielkość odpływu rzek do wiru Beauforta wzrośnie, sam wir może przestrzennie przesunąć się w prawo.

Zobacz też

Linki zewnętrzne