高频大气强迫对拉布拉多海深对流的影响研究

The Labrador Sea Deep Convection (LSDC), a sinking branch of Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), links the upper layer circulation, the deep western boundary current, and the interior currents in the North Atlantic Ocean, and plays an important role in the thermohaline circulation. The variations of LSDC intensity and location have important influences on the polarward heat transport of AMOC, Arctic sea ice extent, and hence Northern Hemisphere climate; also, it plays a major role in driving global carbon cycle. By analyzing observational data and conducting numerical experiment using a global eddy-permitting ocean-sea ice model, we will investigate: the impacts of different time-scale atmospheric forcing on the LSDC; the linking mechanism between AMOC and LSDC; the response of LSDC to the future climate change. This project will improve our understanding of the response of LSDC to high-frequency atmospheric forcing and the mechanism responsible for AMOC weakening, and help us understand the water mass balance and the variability in thermohaline circulation in the global ocean, with important implications to future climate projection.

拉布拉多海深对流(Labrador Sea Deep Convection, LSDC)属大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)的下沉分支，是连接上层环流、底层西边界流和内区流的关键部分，是驱动全球大洋热盐环流的关键因素之一。其强度、位置变化对AMOC的极向热输运有重要影响，进而影响北极海冰范围、北半球乃至全球气候，对全球碳循环也有重要影响。本项目结合观测资料分析，采用耦合海冰的高分辨全球海洋模式, MITgcm-ECCO2, 重点研究以下内容：不同时间尺度大气活动对LSDC的影响；AMOC与LSDC的联系机制；LSDC对未来气候变化的响应机制。这些研究将有利于深入理解LSDC对高频大气活动的响应和AMOC的减弱机制，有利于更好地理解海洋中水团平衡和热盐环流变异机制，对预测大尺度海洋环流和气候变化有重要意义。

拉布拉多海深对流(Labrador Sea Deep Convection, LSDC)是影响全球热盐环流和碳循环的一个重要因素，其强度和位置变化直接影响着北大西洋深层水的生成、中高纬度能量交换和海-冰-气相互作用过程，对极地海洋乃至全球气候系统都产生重要影响。本项目利用全球高分辨率冰海耦合模式(MITgcm-ECCO2)，结合多源海洋观测和再分析资料，重点研究了：不同时间尺度高频大气活动对LSDC、海洋环流和海冰的影响；大气活动、海洋层结和海冰强迫对LSDC活动和大西洋翻转环流(AMOC)的相对贡献；海洋表层流速在亚极地海域海冰气相互作用过程中的作用及其影响；LSDC和AMOC的联系机制及其对南半球西风带增强的响应情况。本项目的主要结论有：(1)揭示了天气尺度(2-8天)及8天以下大气活动对LSDC和海冰运动的主导作用。同时，量化了不同时间尺度高频大气活动对亚极地环流、AMOC和海冰的影响；阐明了风场和大气热力变量对LSDC、AMOC、亚极地海洋环流和海冰的相对贡献。(2)基于一系列敏感性实验结果揭示了大气活动、海洋初始条件和海冰强迫对LSDC和AMOC相对贡献的大小及其影响的空间分布：在季节时间尺度上海洋的初始条件主导了LSDC活动；而在更长时间尺度上大气活动主导了LSDC活动，海洋层结贡献了约25%，而海冰强迫对海冰覆盖区域也起到了显著的贡献。(3)揭示并量化了海洋表层流速在冰海应力计算中的作用及其对北大西洋和北欧海海-冰-气界面通量、海洋动量收支和海洋环流的显著影响。(4)阐明了LSDC和AMOC对增强的南半球西风带的响应，AMOC强度和LSDC整体增强分别可达到5Sv和1km。通过三年的研究，本项目较好地完成了既定科学目标取得的主要研究成果对深入理解极地海冰气相互作用过程及其对海洋环流的影响具有重要的学术价值。

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