北大西洋深水(NADW)是一個在北大西洋形成的深水質量,其存在對全球氣候具有深遠的影響。這股水流不僅是深海循環的關鍵部分,還與熱鹽環流緊密相連,從而對整體氣候系統的穩定性和變化起著重要的作用。實際上,NADW的形成及其分佈狀況可以被視為了解全球氣候變化的一個重要窗口。
北大西洋深水的形成過程涉及到複雜的氣候和洋流互動,對各種影響因素非常敏感。
NADW的主要形成過程是透過熱鹽循環,它開始於南半球,暖流從赤道開始向北流動。當水流經北大西洋時,會因為蒸發和與其他水質量的混合而改變其性質,導致鹽度增加。一旦這些水流到達北大西洋,就會因為溫度降低而開始下沉。這一過程不僅促進了深水的形成,還對海洋的整體循環起到推動作用。
北大西洋深水的特徵包括高鹽度、高氧含量及低營養鹽,這使得科學家能夠方便地追蹤其流動路徑。該深水會出現在1500米至4000米的深度,並在與環極深水(CDW)混合後進入印度洋和南太平洋。NADW的形成對於大西洋的經向翻轉循環(AMOC)至關重要,該循環負責將大量的水、熱、鹽、碳和營養物質從熱帶大西洋輸送到中高緯度地區。
AMOC的運行模式可以被比喻成一條大型的輸送帶,將各種能量和物質從熱帶地區運往北方。
NADW形成的過程主要取決於格蘭蘭德、冰島及蘇格蘭脊的密水通過和深層對流。這些水質量在冬季的開放海洋中進行深層對流。尤其是拉布拉多海水(LSW)是NADW的主要來源之一,其形成依賴於前一年的水準備和北大西洋振盪(NAO)強度。同時,根據NAO的變化,拉布拉多海的水質也會隨之變化,從而影響到NADW的生成。
在過去的幾百年中,北大西洋深水的形成過程曾遭遇了多次顯著的變化。例如,於年輕的乾旱期或海因里希事件期間,NADW的形成減少,同時強大的墨西哥灣暖流及北大西洋漂流的強度也隨之影響,造成北西歐氣候的變寒。這讓科學家對於全球變暖是否會再度導致此現象感到擔憂。
科學家們擔憂全球變暖可能再次使NADW形成受阻,從而對北半球氣候造成連鎖反應。
NADW還包括從海洋的不同深度流入的多種水質量,例如冰島-蘇格蘭溢流水(ISOW)和丹麥海峽溢流水(DSOW),這些水質量的流動和混合為NADW的結構和分佈提供了多樣性。這些水流的流動模式不僅影響到當地的氣候,也將改變整個北大西洋的鹽度、溫度及生物多樣性。
對於氣候系統的影響,NADW被認為能夠在未來幾十年內左右氣候變化。隨著全球暖化的持續,這一水質量的變化可能對整體海洋環流產生顯著影響,並進一步放大氣候變遷的效果。
有學者提出,在上次冰川最大期間,NADW可能被一種類似的水質量所取代,即淺層的冰川北大西洋中間水。這一發現引發了人們對於氣候變化、海洋循環及其相互作用的深思,以及未來可能的變化趨勢。
當我們看著北大西洋深水的形成及其帶來的影響時,我們不禁要問:氣候變遷的未來會如何改變我們對海洋深水的理解及其在地球系統中的角色?