Devirme dolaşım yoğunluğu farklılıklardan (yoğunluk) neden olduğu okyanus sirkülasyonu olan tuzlu . Yoğunluktaki bu farklılıklar , su kütlelerinin sıcaklık ve tuzluluk farklılıklarından kaynaklanmaktadır , bu nedenle termo - sıcaklık için - ve halin - tuzluluk için.
Sıcaklık, tuzluluk ve yoğunluk, deniz suyu durum fonksiyonu ile ilişkilidir . Soğuyan ve tuzlu sular Kuzey Atlantik'te ( Norveç , Grönland ve Labrador Denizi ) yüksek enlemlerde dalar ve güneye doğru 1 ila 3 km arasındaki derinliklere inerek derin Kuzey sularını oluşturur. Bu suların yükselmesi, esas olarak okyanus boyunca dikey karıştırma ile yapılır. Bir su molekülünün tüm bu devreyi yaklaşık 1.000 ila 1.500 yıl içinde yaptığı tahmin edilmektedir. Yoğun su oluşumunun alanları da vardır Güney Okyanusu at Ross ve Weddell Seas . Gerçekte, tek başına yoğunluk gradyanları tarafından üretilen sirkülasyonu, rüzgar veya gelgit gibi su kütlelerinin diğer hareket kaynaklarından ayırmak zordur. Bu dolaşımı büyük ölçekte incelemek için bilim adamları bu nedenle daha tanımlanmış bir kavram kullanmayı tercih ederler: meridyen devrilme sirkülasyonu veya “Meridyonel Devrilme Sirkülasyonu” için MOC.
Termohalin sirkülasyonu, iklim üzerinde bugün hala yetersiz tahmin edilen sonuçlara sahiptir .
Termohalin sirkülasyonu kavramı kesin değildir ve birkaç tanım vardır. Esas olarak, ona adını veren termal ve halin zorlamalarına bağlı sirkülasyon olarak görülüyorsa, bu zorlamaların tek başına bu dolaşımı sürdürmek için yeterli olmadığı ve rüzgar ve gelgitlere bağlı türbülanslı karışımın bir rol oynadığı tespit edilmiştir. rolü, özellikle derin suların yükselmesinde esastır. Yavaş yavaş, tersine çevirme meridyen dolaşımı veya MOC kavramı, termohalin dolaşımının yerini aldı.
MOC, meridyen akımı işlevine karşılık gelir . Mevcut hızın meridyen bileşenini boylam ve derinliğe göre entegre ederek elde edilir :
burada mevcut fonksiyonu temsil eder, x boylam, y enlem , z derinliği ve t zaman. Birimi Sverdrup'tur (yani 10 6 m 3 /s ).
Termohalin sirkülasyonundan farklı olarak, hızın entegrasyonuna tekabül eder, tüm fiziksel süreçler birleştirilir ve bu nedenle rüzgarla ilgili sirkülasyonu içerir. Boylama göre entegrasyon, Atlantik meridyen devrilme sirkülasyonu veya “ Atlantik Meridyonel Devrilme Sirkülasyonu ” için AMOC olduğu gibi küresel olabilir veya bir havza ile sınırlı olabilir . Mevcut fonksiyonun maksimum değeri veya belirli bir enlemdeki maksimum değer olarak da tanımlanabilir. Bu tanımlar, bilgiyi basit bir zaman serisine indirgemeyi mümkün kılar, ancak bu dolaşımın meridyen ve dikey yapısı hakkındaki tüm bilgileri ortadan kaldırır. Bir veya diğer tanımın kullanımı, eldeki soruna bağlıdır. MOC, iyi tanımlanmış ve okyanus modelleriyle kolayca hesaplandığından, bilim camiasında yaygın olarak kullanılmaktadır .
Bölgesel hız entegrasyonu Atlantik havzası ile sınırlı olduğunda, “ Atlantik MOC ” için AMOC'den bahsediyoruz .
Atlantik Okyanusu'nda meridyen ters dolaşımının en yoğun ve en çok çalışıldığı yer. İki konvektif hücreden oluşur. Üst hücrede, ılık yüzey suyu kuzeye taşınır, burada yoğun akışlar, ısı ve tatlı suların etkisi altında atmosferle birlikte yoğunlaşır. Bazı belirli bölgelerde, alttaki sulardan daha yoğun hale gelebilir ve batabilirler, böylece derin Kuzey Atlantik suyunu beslerler . Bu derin su güneye taşınır, bir kısmı Güney Okyanusu'nda yüzeye çıkar ve böylece hücreyi kapatır. Derin Kuzey Atlantik suyunun güneye taşınması ve Antarktika ayrışma seviyesine yükselmesi de ikinci konvektif hücrenin üst dalını oluşturur. Bu hücre daha sonra Atlantik Okyanusu'nun altını çizen Weddell Denizi seviyesinde derin su ve dip su oluşumu ile kapatılır .
En 26.5 °, N , üst ve alt hücrelerin ortalama akış hızları sırasıyla 18.7 ± 2.1 Sv ve 2 ± 0.5 Sv olduğu tahmin edilmektedir.
gözlemlerAMOC'nin çok büyük ölçeği, gözlem yapmayı zorlaştırıyor. İlk tahminleri dayanmaktadır bölgeli hidrografik bölümleri , bu aşağıdaki demek ki paralel , birkaç seçilen enlemlerde, esas olarak 24.5 °, N , 38 ° N ve 48 ° N Kuzey Atlantik ve 24 ° S ve 34 ° S bölgesindeki Güney Atlantik. Bu ölçümler, belirli bir zamanda AMOC değerinin bir tahminini elde etmeyi mümkün kılar ve değişkenliğinin bir tahminini elde etmek için tekrarlanmalıdır. Bununla birlikte, zaman içindeki örnekleme düşüktür ve örtüşme olgusuyla bağlantılı hatalar üretebilir . Örneğin, 1957, 1981, 1992, 1998 ve 2004'te 26,5 ° N'de tekrarlanan hidrografik bölümlerden tanımlanan AMOC'deki düşüşün, artık yıl içi değişkenliğin baskın olduğundan şüphelenilmektedir.
O zamandan beri var Mart 2004, uluslararası Hızlı İklim Değişikliği Programı (RAPID) projesinin bir parçası olarak AMOC'yi 26,5 ° N'de ölçen bir gözlem cihazı . Bu gözlemler günde iki kezdir ve bu da AMOC'nin aylık ila yıllar arası ölçeklerdeki değişkenliğinin iyi bir şekilde değerlendirilmesini sağlar. Zaman serisi, on yıllık değişkenliğini değerlendirmek için hala çok kısa.
2009 yılında Güney Atlantik'te 34.5 ° S'de RAPID'e benzer bir cihaz konuşlandırıldı : “ Güney Atlantik MOC havza çapında Dizi ” için SAMBA .
değişkenlik2004-2008 döneminde 26,5 ° N'de 6,7 Sv'lik bir mevsimsel döngü gözlendi, sonbaharda maksimum ve ilkbaharda minimum taşıma ile. Bununla birlikte, bu mevsimsel döngü, daha yakın tarihli gözlemlerde açıkça tanımlanamamaktadır. Aynı enlemde günlük değişkenlik 30 Sv'ye ulaşabilir .
AMOC'nin on yıllık ila on yıllık değişkenliğini güvenilir bir şekilde tanımlaması için yeterince uzun bir gözlem zaman serisi henüz yoksa; Çalışmalar, çok yıllık Atlantik yüzey sıcaklığı salınımının AMOC ile ilişkili olduğunu ve bu zaman ölçeklerinde AMOC'nin yüksek bir değişkenliğini ortaya koyduğunu göstermektedir . Bu multidekadal değişkenlik birçok modelde gözlemlenir, ancak onu kontrol eden süreçler üzerinde bir fikir birliği yoktur.
Deniz suyu, sıcaklığı düşük ve tuzluluğu yüksek olduğu için daha yoğundur. Okyanus suyu sütunu genellikle en yoğun (yani daha ağır) sular altta ve daha az yoğun (yani daha hafif) sular yüzeyde olacak şekilde kararlı bir şekilde tabakalanır. Yüzeyde, atmosfer ile ısı ve tatlı su değişimi, suyun yoğunluğunu değiştirir. Bazı durumlarda, bu değişiklikler, alttaki sulardan daha yoğun olan yüzey sularında kararsızlık yaratabilir. Daha sonra , suyun dikey bir karışımını üreten yerel bir konveksiyon hücresi oluşturulur . Bu karışım kolondaki suyun özelliklerini (sıcaklık, tuzluluk vb.) homojenleştirir ve tabana doğru kütlesel bir akış oluşturur.
Kuzey Atlantik'te yoğun su oluşumundan sorumlu olan bu süreç, uzun süredir termohalin sirkülasyonunun veya AMOC'nin birincil itici gücü olarak kabul ediliyor. Önemli miktarda yoğun su üretimi, bu suların güneye derinlemesine taşınmasının yoğunluğunu artıracaktır. Bu güneye doğru toplu taşıma anomalisi, AMOC yoğunluğunda bir artışa tekabül eden kuzeye doğru yüzey taşımacılığındaki bir artışla dengelenir. AMOC'ye termohalin sirkülasyonu adını kazandıran bu paradigmadır. Bununla birlikte, geliştirilmiş gözlemler ve örnekleme ile geliştirilmiş modeller, yoğun su oluşumunun değişkenliğinin doğrudan AMOC değişkenliği ile ilgili olmadığını aşamalı olarak göstermiştir. Rüzgar ve girdaplar da önemli bir rol oynamaktadır.
Okyanus sirkülasyonu, ısının dünya genelinde yeniden dağılımına önemli ölçüde katkıda bulunur.
MOC, meridyen ısı taşınmasının büyük bir kısmından sorumludur. Bu meridyen taşıması bir havzadan diğerine farklılık gösterir. Atlantik Okyanusu'nda, AMOC, ekvatorun güneyi de dahil olmak üzere, ısıyı kuzeye doğru tüm enlemlere taşır, bu da güney yarımküreden kuzey yarımküreye net ısı taşınmasıyla sonuçlanır. Atlantik Okyanusu'ndaki bu kuzeye doğru ısı aktarımı, ekvatorda 0,5 PW'dir ve toplam taşımacılığın (okyanus ve atmosferik taşıma) %25'ini temsil eden 1,3PW (1PW = 10 15 watt ) taşıma ile 24-26 ° N'de zirve yapar. ) bu enlemlerde kuzeye doğru ısı. Atlantik Okyanusu'nun bu özelliği, kuzeyde yoğun su oluşumu da dahil olmak üzere AMOC'nin üst hücresine atfedilir. Pasifik Okyanusunda, MOC, esas olarak, kuzeyde yoğun su oluşumu olmaksızın, subtropikal girdapların dolaşımı ile bağlantılıdır . Isı aktarımı, ekvatorun her iki yanındaki kutuplara doğru yönlendirilir, bu da ekvatordan kutuplara ısı aktarımı anlamına gelir.
MOK'nin meridyen ısı taşınımındaki bu önemli rolü, MOK yoğunluğundaki değişikliklerin okyanus ısı içeriğinde ve özellikle yüzey sıcaklığında değişikliklere neden olabileceğini düşündürmektedir. Olarak Kuzey Atlantik olarak bilinen yüzey sıcaklığı çoklu on yıllık değişkenlik on yıllık, multidecadal Atlantik Salınım, modellere göre AMOC değişkenliği ile ilgili olabilir. AMOC'nin yeterince uzun süre gözlemlenmemesi nedeniyle bu bağlantı henüz gözlemlenemez. Çok yıllık Atlantik salınımı, özellikle Sahel'deki yağmurlar, Kuzey Amerika'daki kuraklıklar ve tropik siklonların aktivitesi olmak üzere, çevredeki bölgelerin iklimi üzerinde güçlü bir etkiye sahiptir. Kısmen büyük ölçekli dolaşım tarafından kontrol edildiği varsayımı, AMOC'nin Kuzey Atlantik bölgesinde yıldan yıla on yıllık bir ölçekte iklim için olası bir tahmin edilebilirlik kaynağı olarak görülmesinin bir nedenidir.
Okyanus konveksiyonu da karbon döngüsünde önemli bir rol oynar . Aslında, deniz sularına daldırıldığında, büyük miktarda karbondioksit (CO 2) atmosferden yakalanmış ve içinde çözülmüştür. Bu karbondioksitin bir kısmı, derin su yeniden yüzeye çıktığında atmosfere geri döner.
Termohalin sirkülasyonu kavramı, 1961 yılında Henry Stommel (in) tarafından iki kutulu bir sistem üzerinde incelenmiştir. Bu basit modelde, iki kutu sırasıyla ekvator (sıcak ve tuzlu su) ve kutup (daha soğuk ve daha az tuzlu su) bölgelerinin yüzey sularını temsil eder. Atmosferik zorlama, kutuların her biri için sabit bir sıcaklık ve tuzluluk rezervuarı ile modellenmiştir. Kutular, derin sirkülasyonu temsil eden bir kılcal damar ve suyun yüzeye geri dönmesine izin veren bir taşma ile derinlemesine birbirine bağlanmıştır. Kutuların her biri, T, S özelliklerinin homojen olarak kabul edilmesini sağlayan bir mikser ile donatılmıştır.
Bu basit modelde, termal ve halin zorlamaları karşı karşıyadır. Aslında, kılcalda, sıcaklık gradyanı tek başına kutuplardan ekvatora doğru giden bir hareket ve ekvatordan kutuplara doğru yüzeye geri dönüş üretecektir. Aksine, tuzluluk gradyanı tek başına ekvatordan kılcal damardaki kutuplara doğru bir hareket, kutupların yüzeyine ekvatora doğru bir geri dönüş üretecektir. Stommel makalesinde, aynı zorlama (rezervuarlardaki T, S değerleri) için sırasıyla cam ve termal sirkülasyona karşılık gelen iki kararlı dengenin bulunabileceğini gösteriyor. İki denge durumu E 1 ve E 2'nin bir arada bulunduğu zorlama aralığında , sistemin durumu tarihi tarafından belirlenecektir, biri histerezis fenomeninden bahseder .
Bu basit modelde bölgesel sirkülasyon veya atmosferle bağlantı gibi birçok süreç hesaba katılmaz. Bu histerezisin varlığı, orta düzeyde karmaşıklığa sahip iklim modellerinde ve düşük çözünürlüklü bir iklim modelinde bulundu. Öte yandan, daha sofistike iklim modelleri daha kararlıdır ve histerezis göstermez. Meridyonel ters dolaşımın bir histerezis döngüsünün varlığı sorunu bugün hala devam etmektedir.