深层解耦振荡起源的详细分析
动力系统
2024-06-04 v1 大气与海洋物理
摘要
大西洋经向翻转环流强度的变率在很大程度上受到北大西洋深层水形成的影响。在许多海洋模式中，发现了所谓的深层解耦振荡，其时间尺度取决于对流垂直混合过程的特征。迄今为止，其精确起源和对混合表征的敏感性仍不清楚。为了研究这个问题，我们重新审视了一个概念性的Welander模型，该模型用于描述表面水和深层水在两个垂直堆叠的盒子中通过扩散和/或对流调整相互作用的温度和盐度演化。已知该模型表现出几种类型的深层解耦振荡，当假设混合相之间的切换是瞬时的时，弱扩散混合阶段与强对流混合阶段交替出现。我们提出了对Welander模型中具有非瞬时切换(由平滑切换函数描述)的振荡的全面研究。动力系统方法使我们能够根据扩散混合与对流混合的阶段区分四种类型的振荡，并确定它们在相关参数平面中存在的区域。特征性的深层解耦振荡在非瞬时切换下仍然存在，但需要比维持振荡行为所需快得多的切换。此外，我们展示了逐渐的淡水流入如何导致不同垂直混合振荡之间的转变。值得注意的是，对流混合阶段变得更短甚至消失，导致深层水形成长期大幅减少。这些结果对于解释模式以及(代用)观测中的海洋-气候变率具有相关性。
引用
@article{arxiv.2406.00646,
title = {A detailed analysis of the origin of deep-decoupling oscillations},
author = {John Bailie and Henk A. Dijkstra and Bernd Krauskopf},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.00646},
year = {2024}
}