夏季北冰洋海冰边缘区海水温盐结构及其形成机理

利用1999年北极科学考察期间在海冰边缘区的三次考察数据, 研究了北冰洋海冰边缘区的温度和盐度结构。将海冰边缘区分为机制不同的两大类, 一类是暖水海冰边缘区, 主要热源是外部暖水进入海冰边缘区携带的热量；另一类是冷水海冰边缘区, 主要热源是太阳辐射加热。文中主要对冷水海冰边缘区进行了研究。虽然两个冷水海冰边缘区(R区与T区)温度结构不尽相同, 但都存在表层以下水体中的温度极大值现象, R区的温度极大值位于20m左右, T区的位于40—50m左右的深度, 可以认为是海冰边缘区的典型温度特征。作者认为, 次表层暖水的热源是太阳辐射的直接加热, 为此, 建立了太阳加热引起海水次表层增暖的物理模型和简单的数学模型, 获得了冰下海水在太阳辐射的作用下增暖的解析解。结果表明, 部分太阳辐射能穿过海冰加热冰下海水, 加热之初温度的极大值出现在近表层, 随着时间的推移, 海温极大值的位置向下移动, 最终可以达到40m左右, 证明了仅仅依靠太阳的短波辐射就可以形成中间暖的水层。文中阐明, 开阔海水更多的是上混合层和跃层结构, 冰下海水主要是次表层暖水结构；冷水海冰边缘区的海水主要带有冰下海水的特征。由于次表层暖水的形成与海冰厚度关系很大, 近十几年北冰洋海冰厚度的显著减少势必加强次表层暖水, 可能是北冰洋增暖的又一个重要现象, 对全球气候变化有意义深远的影响。