南极底层水形成对经向翻转流的影响

The formation of the Antarctic Bottom Water (AABW) drives the deep meridional overturning circulation in the Southern Ocean, and exerts a great influence on the global meridional overturning circulation. The dense water formed on the Antarctic continental shelf is the source of the AABW, and it sinks to the bottom through convection and mixing processes. However, the present ocean circulation models cannot adequately simulate the down-slope descending of the dense water, leading to misrepresented AABW formation and thus biased global meridional overturning circulation in the models. This project aims to improve the simulation of down-slope dense-water descending and AABW formation processes by optimizing a boundary layer model and associated boundary conditions. Then, based on the model results, the effects of Antarctic bottom water formation on the meridional overturning circulation will be analyzed.

南极底层水的形成不仅驱动了南大洋底层经向翻转流，也是影响全球经向翻转流的一个重要机制。南极陆架上形成的高密水是南极底层水的源头，并通过对流和混合过程下沉到底层。然而，现有的海洋环流模式不能模拟高密水沿陆坡下沉的过程，从而影响模式中南极底层水的形成，导致模拟的全球经向翻转流产生偏差。本项目拟通过优化底边界层模型的设置和边界条件，改进对高密水下沉过程和南极底层水形成的模拟能力。然后根据海洋-海冰耦合模式结果，进一步分析南极底层水形成对经向翻转流的影响。

南极底层水的形成不仅驱动了南大洋底层经向翻转流，也是影响全球经向翻转流的一个重要机制。南极陆架上形成的高密水是南极底层水的源头，并通过对流和混合过程下沉到底层。然而，现有的海洋环流模式不能很好地模拟高密水沿陆坡下沉的过程，从而影响模拟的南极底层水的形成，从而可能导致模拟的全球经向翻转流产生偏差。因此，本项目计划研究南极底层水形成的影响因素，优化底边界层模型的设置和边界条件，改进对高密水下沉过程和南极底层水形成的模拟能力，从而合理模拟经向翻转流。在执行过程中，本项目分析了影响了南极底层水形成的主要因素，评估了潮汐过程对模拟结果的影响。使用全球海洋-海冰耦合模式诊断了全球经向翻转流的模拟情况，并比较了使用不同参数化方案的模拟结果。对经向翻转流有重要影响的南大洋海气热通量，我们提出了一个海气通量观测浮标的最优化布放方案，以便最大程度约束海气通量变化的方差。对南大洋在全球变暖背景下海温升高趋势的空间形态开展了研究，指出海洋热平流过程在决定南大洋海洋升温的形态上起到重要作用。本研究有助于认识南大洋主要物理过程及其在全球气候系统中的作用。