Bài giảng Khí hậu học: Chương 7 – ĐH KHTN Hà Nội

Bài giảng Khí hậu học - Chương 7: Hoàn lưu chung đại dương và khí hậu. Những nội dung chính được trình bày trong chương gồm có: Vai trò của đại dương đối với khí hậu, các tính chất của nước biển, lớp xáo trộn, hoàn lưu do gió, hoàn lưu nhiệt muối nước sâu, vận chuyển năng lượng trong đại dương, cơ chế vận chuyển trong đại dương.

KHÍ HẬU HỌC Chương Hồn lưu chung đại dương khí hậu 7.1 Vai trị đại dương khí hậu  Là nguồn cung cấp nước nhiệt cho khí       Là “nồi hơi” điều khiển chu trình nước tồn cầu Tạo tính qn tính nhiệt lớn cho hệ thống khí hậu quy mơ thời gian từ hàng tuần đến hàng kỷ Khả tích luỹ nhiệt lớn đại dương làm giảm biên độ chu trình mùa nhiệt độ bề mặt Sự vận chuyển lượng từ xích đạo cực, làm giảm gradient nhiệt độ từ cực đến xích đạo Vận chuyển lượng theo phương ngang phương thẳng đứng điều chỉnh nhiệt độ bề mặt biển địa phương Tác động gián tiếp tới khí hậu thơng qua q trình hố học sinh học Địa hình độ sâu biển Nước Trái đất Nước Trái đất  Khí lưu trữ lượng nước nhỏ  Nguồn nước chủ yếu hệ thống khí hậu đại dương Nhiệt độ bề mặt biển (SST) Đại dương “kho” dự trữ nhiệt khổng lồ cho hệ thống khí hậu SST May-Dec Thủy triều Các dịng chảy biển Các dịng chảy đại dương góp phần làm “san bằng” hiệu ứng gradient nhiệt độ Các dòng chảy biển El NINO La NINA Dị thường lượng mưa thời kỳ El Nino Dị thường lượng mưa thời kỳ El Nino 7.5 Hoàn lưu nhiệt muối nước sâu  Phía nêm nhiệt, nơi tồn hoàn lưu chậm chủ yếu gradient mật độ đại dương sâu gây nên  Những hoàn lưu khó đo đạc cách trực tiếp, dịng chảy gắn liền với chúng yếu  Nhưng chất chúng nhận từ phân bố thành phần thị nước biển  Ở sâu, nhiệt độ độ muối biến đổi chậm, khối nước nguồn gốc chúng nhận biết từ tổ hợp đặc thù nhiệt độ độ muối đặc trưng cho chúng Dòng chảy biển sâu Đại tây Dương rút rừ quan trắc nhiệt độ, độ muối ôxy 7.6 Vận chuyển lượng đại dương  Hoàn lưu chung đại dương tạo vận chuyển lượng theo phương ngang từ nhiệt đới lên vùng cực  quan trọng khí hậu  Tuy nhiên, ta khơng dễ đo trực tiếp vận chuyển nhiệt  Thay cho việc đo trực tiếp dòng chảy nhiệt độ đại dương, suy vận chuyển nhiệt đại dương từ cân lượng trái đất đại dương  E ao  R TOA  .Fao t    .Fao  .Fa  .Fo đóng góp từ khí đóng góp từ đại dương   E ao .Fo  R TOA   .Fa    t R TOA  .Fao  .Fa  .Fo Là nhỏ lấy trung bình số nguyên lần chu kỳ năm    Fo  Fao  Fa  Vận chuyển lượng kinh Ước lượng vận chuyển lượng kinh hướng trung bình năm hướng đại dương bắc bán cầu có cực đại (~3.2 PW) tương đương với cực đại vận chuyển khí (~4 PW), vĩ độ thấp (20N)  Các dịng vận chuyển khí đại dương có độ bất định lớn cỡ 30% hay PW  Vận chuyển đại dương nam bán cầu có cực đại khơng rõ nét (do hình thể lục địa  biển hai bán cầu khác bắc bán cầu dòng chảy bờ tây phát triển ???) Tính Dịng lượng đại dương từ cân lượng bề mặt đại dương  ES .Fo  R S  LE  SH  t Các thành phần lượng trung bình năm đại dương: (a) xạ thuần; (b) dòng ẩn nhiệt; (c) dòng hiển nhiệt; (d) dòng nhiệt xuống sâu đại dương  Phù hợp với kết nhận từ cân lượng trái đất  Một cực đại vận chuyển đại dương khoảng 20N  Độ lớn vận chuyển ước lượng nhỏ đáng kể  Cho phép tính cho vùng đại dương riêng biệt  Đại Tây dương vận chuyển lượng phía bắc qua Vận chuyển lượng hướng bắc trung bình xích đạo, Ấn Độ năm đại dương toàn cầu, Đại Tây dương vận chuyển Dương, Thái Bình Dương, ấn Độ Dương nhận lượng xuống phía nam từ cân lượng bề mặt đại dương 7.7 Các chế vận chuyển đại dương  Các dịng chảy gió,  Các hồn lưu nhiệt muối nước sâu  Các xoáy đại dương 7.7.1 Các dịng chảy gió  Các dịng chảy ấm bờ tây Gulf Stream Kuroshio dịng chảy trơi đại dương liên quan với chúng đóng vai trị quan trọng vận chuyển lượng kinh hướng đại dương  Các dòng chảy bờ đơng mang nước lạnh hướng phía xích đạo đóng góp vào dịng lượng hướng cực  Ước lượng dòng khối lượng dòng Gulf Stream: Mật độ  độ rộng  độ sâu  tốc độ = 103kg/m360km500m1m/s=31010 kg/s  Nếu giả thiết dòng Kuroshio có dịng khối lượng tương tự, dịng khối lượng hướng cực tổng cộng dòng chảy bờ tây bắc bán cầu 61010 kg/s 7.7.2 Hoàn lưu nhiệt muối sâu  Dịng khối lượng hồn lưu nhiệt muối sâu định tốc độ nước sâu tạo thành vĩ độ cao  Ở bắc bán cầu, nước sâu hình thành Đại Tây dương vĩ độ cao, tốc độ hình thành chậm, phải vài kỷ để thay nước sâu Đại Tây dương  Tốc độ trung bình hình thành nước sâu bắc Đại Tây dương 1.521010 kg/s biển Nam Cực khoảng 11010 kg/s  Hoàn lưu nhiệt muối sâu quan trọng khí hậu bắc Đại Tây dương tích lũy nhiệt nước sâu, nhân tố đóng góp quan trọng vào dịng lượng qua vĩ độ 20N Hồn lưu nhiệt muối 7.7.3 Các xốy đại dương  Các dịng chảy xốy Gulf Stream Kuroshio tạo xoáy nước vĩnh cửu nhờ tính bất ổn định tà áp áp  Những xốy tương tự xốy khí vĩ độ trung bình  Vai trị xoáy vận chuyển nhiệt đại dương nhỏ nhiều so với khí quyển, quy mô không gian chúng nhỏ so với quy mơ đại dương  Các hồn lưu gió hồn lưu nhiệt muối có đóng góp quan trọng vào dòng nhiệt kinh hướng vùng cận nhiệt đới .. .7. 1 Vai trị đại dương khí hậu  Là nguồn cung cấp nước nhiệt cho khí       Là “nồi hơi” điều khiển chu trình nước tồn cầu Tạo tính quán tính nhiệt lớn cho hệ thống khí hậu quy mơ... động gián tiếp tới khí hậu thơng qua q trình hố học sinh học Địa hình độ sâu biển Nước Trái đất Nước Trái đất  Khí lưu trữ lượng nước nhỏ  Nguồn nước chủ yếu hệ thống khí hậu đại dương Nhiệt... cho hệ thống khí hậu SST May-Dec Thủy triều Các dịng chảy biển Các dịng chảy đại dương góp phần làm “san bằng” hiệu ứng gradient nhiệt độ Các dòng chảy biển Dịng chảy biển khí hậu 7. 2 Các tính