Southern Ocean overturning circulation
தெற்கு பெருங்கடல் தலைகீழ் சுழற்சி என்பது தெற்கு பெருங்கடலில் உள்ள இரண்டு செல் அமைப்பாகும், இது உலகளாவிய சுழற்சிக்குள் வெவ்வேறு நீர் வடிநிலங்களை இணைக்கிறது. இது நன்னீர் பாய்ச்சல்கள் மற்றும் காற்று அழுத்தத்தால் பாதிக்கப்படும் இயற்பியல் கடல் செயல்முறைகளின் விளைவாகும், இது மேல்நோக்கி மற்றும் கீழ்நோக்கிச் செல்வதன் மூலம் இயக்கப்படுகிறது. உலகளாவிய வெப்பம், நன்னீர் மற்றும் கார்பன் வரவு செலவுத் திட்டங்களில் அதன் தாக்கம் காரணமாக உலகளாவிய கடல் சுழற்சி நமது உலகளாவிய காலநிலை அமைப்பில் ஒரு அத்தியாவசிய பொறிமுறையாகும். மேல் செல்லில் உள்ள மேல்நோக்கிய நிலை மேற்பரப்புக்கு கொண்டு வரப்படும் நடுத்தர ஆழமான தண்ணீருடன் தொடர்புடையது, அதே நேரத்தில் கீழ் செல்லில் உள்ள மேல்நோக்கிய நிலை அண்டார்டிகாவைச் சுற்றியுள்ள புதிய மற்றும் ஆழமற்ற நீருடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. தெற்கு பெருங்கடலில் மேற்பரப்பு வரை சுமார் 27 ± 7 ஸ்வெர்ட்ரப் (எஸ். வி) ஆழமான நீர் கிணறுகள் உள்ளன. இந்த மேல்நோக்கிய நீர் ஓரளவு இலகுவான நீர் மற்றும் அடர்த்தியான தண்ணீராக மாற்றப்படுகிறது, முறையே 22 ± 4 SV மற்றும் 5 ± 5 SV. இந்த நீரின் அடர்த்தி வெப்பம் மற்றும் மிதவைப் பாய்ச்சல்கள் காரணமாக மாறுகிறது, இதன் விளைவாக மேல் செல் மேல்நோக்கிச் செல்கிறது மற்றும் கீழ் செல் கீழ்நோக்கிச் செல்கிறது. டைனமிக்ஸ் அப்பர் செல் மேல் செல் காற்று உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ஓட்டத்தால் இயக்கப்படுகிறது, இது வெஸ்டர்லீஸின் விளைவாகும், இது சர்க்கம்போலார் டீப் வாட்டரிலிருந்து (சி. டி. டபிள்யூ) தண்ணீரை மேற்பரப்புக்கு கொண்டு வருகிறது. மண்டல மேற்பரப்பு-காற்று அதிகபட்சம் காரணமாக மண்டல காற்று அழுத்தம் துருவத்திற்கு அருகில் மேல்நோக்கிச் செல்வதையும் பூமத்திய ரேகைக்கு கீழே இறங்குவதையும் தூண்டுகிறது. இந்த காற்றால் இயக்கப்படும் சுழற்சி டீக்கன் செல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் அண்டார்டிக் சர்க்கம்போலார் மின்னோட்டத்தின் (ஏ. சி. சி) வெப்ப காற்று மின்னோட்டத்தை ஆதரிக்கும் தண்ணீரை முறியடிக்கவும், ஆற்றல் சேமிப்பை உருவாக்கவும் செயல்படுகிறது. இந்த மேல் செல் செயல்முறை எக்மான் போக்குவரத்து என்றும் அழைக்கப்படுகிறது. மெரிடியனல் தலைகீழ் ஓட்டம் வடக்கிலிருந்து தெற்கே ஆழமான நீரில் மற்றும் தெற்கிலிருந்து வடக்கே கடல் மேற்பரப்பில் உள்ளது. மேற்பரப்பில் ஆழமான நீர் வளிமண்டலம் மற்றும் மேற்பரப்பு மிதப்பு சக்திகளுக்கு ஆளாகிறது. மழைப்பொழிவு மற்றும் கோடையில் (தெற்கு அரைக்கோளத்தில்) கடல் பனி உருகுவதால் ஏற்படும் நீர் புத்துணர்ச்சியின் விளைவாக மேல் செல்லில் மிதப்பு நிகர ஆதாயம் உள்ளது. இந்த மிதப்பு ஆதாயம் தண்ணீரை இலகுவான, குறைந்த அடர்த்தியான தண்ணீராக மாற்றுகிறது, அதாவது சபான்டார்க்டிக் முறை நீர் (SAMW) மற்றும் அண்டார்டிக் இடைநிலை நீர் (AAIW). தலைகீழ் சுழற்சியில் மொத்த மேல்நோக்கிய நீரில் சுமார் 22 ± 4 SV மேல் செல்லில் இலகுவான தண்ணீராக மாற்றப்படுகிறது. அடர்த்தி மேற்பரப்புகளின் தலைகீழ் செயல்முறை வெப்ப காற்று நீரோட்டங்களின் பரோக்ளினிக் உறுதியற்ற தன்மை மூலம் சமநிலைப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த உறுதியற்ற தன்மை அடர்த்தி மேற்பரப்புகளை தட்டையாகவும், துருவங்களை நோக்கிய போக்குவரத்தை தட்டையாகவும் ஆக்குகிறது, இதன் விளைவாக ஆற்றல்மிக்க, நேரத்தை சார்ந்த விளிம்பு இயக்கங்கள் ஏற்படுகின்றன. காற்றால் இயக்கப்படும் சுழற்சியில் இருந்து வரும் ஆற்றல் பின்னர் விளிம்புகளால் தட்டையானது. காணாமல் போன கலவை முரண்பாடு காணாமல் போன கலவை முரண்பாடு சுழற்சியை மூடுவதற்கு தெர்மோக்லைன் வழியாக அடர்த்தியான நீர் மேல்நோக்கிச் செல்கிறது என்று கருதுகிறது. இதை அடைய, தெர்மோக்லைனில் செங்குத்து கலவை தேவைப்படுகிறது, இது கவனிக்கப்படுவதில்லை. அதற்கு பதிலாக, மூழ்கும் பகுதிகளிலிருந்து அடர்த்தியான நீர் அடர்த்தி ஐசோபைக்னல்களுடன் கிட்டத்தட்ட அடியாபாடிக் பாதைகளில் மேற்பரப்புக்குத் திரும்பியது, இது ஏற்கனவே ஹரால்ட் ஸ்வெர்ட்ரப் (கடலியல் நிபுணர்) என்பவரால் எழுதப்பட்டது. கீழ் செல் கீழ் செல் நன்னீர் பாய்ச்சல்களால் இயக்கப்படுகிறது, அங்கு கடல்-பனி உருவாக்கம் மற்றும் உருகுதல் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. கடல்-பனிக்கட்டி உருவாக்கம் உப்பு நிராகரிப்புடன் சேர்ந்து, அதிக உப்புத்தன்மை மற்றும் அடர்த்தி கொண்ட தண்ணீரை விளைவிக்கிறது, எனவே மிதப்பு இழப்பு ஏற்படுகிறது. பனி உருகும்போது நன்னீர் ஓட்டம் மற்றும் வளிமண்டலத்திற்கு வெளிப்பாடு உள்ளது. நீர் பனியாக மாறினால், தண்ணீரில் அதிக உப்பு இருக்கும் மற்றும் வளிமண்டலத்திற்கு குறைவான வெளிப்பாடு இருக்கும். பருவகால மாறுபாடுகள் காரணமாக, கோடையில் மிதப்பு அதிகரிக்கிறது மற்றும் குளிர்காலத்தில் மிதப்பு இழப்பு ஏற்படுகிறது. உப்பால் நிரப்பப்பட்ட இந்த குளிர்ந்த மற்றும் அடர்த்தியான நீர் அடர்த்தியான அலமாரி நீர் (டி. எஸ். டபிள்யூ) என்று அழைக்கப்படுகிறது. டி. எஸ். டபிள்யூ பின்னர் அண்டார்டிக் பாட்டம் வாட்டர் (ஏ. ஏ. பி. டபிள்யூ) ஆக மாற்றப்படுகிறது, இது ரோஸ் கடல், வெடெல் கடல் மற்றும் அண்டார்டிகாவின் கிழக்கு கடற்கரையில் இருந்து உருவாகிறது. தெற்கு பெருங்கடல் சுழற்சியின் கீழ் செல்லில் சுமார் 5 ± 5 SV AABW உருவாகிறது, இது மொத்த AABW உருவாக்கத்தில் மூன்றில் ஒரு பங்காகும். தலைகீழ் சுழற்சி பற்றிய தற்போதைய அறிவு, குறிப்பாக கீழ் செல், பெரிய அளவிலான தலைகீழ் மாதிரிகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இந்த மாதிரிகள் பொதுவாக நன்னீர் பாய்ச்சல்கள் மற்றும் கடல்-பனி தொடர்புகளின் முக்கியத்துவத்தை தவறாக சித்தரிக்கின்றன. உலகளாவிய சுழற்சிக்கான இணைப்பு உலகின் பெருங்கடல்களின் சுழற்சி வளிமண்டலத்துடன் பல வழிகளில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. இவை இரண்டும், சாராம்சத்தில், கிடைக்கக்கூடிய சூரிய சக்தியால் இயக்கப்படுகின்றன, மேலும் அவை கடல் மேற்பரப்பில் உள்ள உராய்வால் இணைக்கப்படுகின்றன. துருவங்களிலும் பூமத்திய ரேகைப் பகுதியிலும் கிடைக்கும் சூரிய ஆற்றலுக்கு இடையிலான சமநிலையின்மை காரணமாக, பூமியில் காற்று வடிவங்களுக்கு வழிவகுக்கும் ஒரு மெரிடியனல் வெப்பநிலை சாய்வு உள்ளது. வளிமண்டலத்தின் இயக்கம் மேற்பரப்பில் கடலின் இயக்கத்திற்கு காரணமாகும். ஆழ்கடல் பெரும்பாலும் பெரிய பகுதிகளில் நீர் அடர்த்தியில் சிறிய இடையூறுகளுக்கு பதிலளிக்கிறது, இது நீரின் வெப்பநிலை அல்லது உப்புத்தன்மையை பாதிக்கும் செயல்முறைகளால் ஏற்படுகிறது. இந்த அமைப்புகளின் புழக்கம் உள்ளூர் காலநிலையை நிர்வகிக்கும் உலகளாவிய எரிசக்தி வரவுசெலவுத் திட்டத்தின் மறுவிநியோகத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. வளிமண்டலமும் கடலும் வேதியியல் ரீதியாக இணைக்கப்பட்டுள்ளன, அங்கு கடல் வளிமண்டல செறிவுடன் சமநிலையில் உள்ளது. கடந்த நூற்றாண்டில் வளிமண்டலத்தின் அதிகரிப்பு காரணமாக கடல் ஒரு நிகர கார்பன் மூழ்கி உள்ளது. தற்போது நமது தற்போதைய கார்பன் உமிழ்வுகளில் சுமார் 25 சதவீதம் பெருங்கடல்கள் உறிஞ்சுகின்றன. வடக்கு அட்லாண்டிக் ஆழமான நீரை மேலே உயர்த்துவதன் மூலம் வடக்கு அட்லாண்டிக் சரிவை ஈடுசெய்வதன் மூலம் அட்லாண்டிக் மெரிடியனல் தலைகீழ் சுழற்சியை மூடுவதில் தெற்கு பெருங்கடல் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது மற்றும் உட்புற கடலை மேற்பரப்புடன் இணைக்கிறது. ஏ. சி. சி மீது வீசும் வலுவான மேற்கத்திய காற்றால் இந்த எழுச்சி தூண்டப்படுகிறது. உலகளாவிய ஆழ நீரில் சுமார் 80 சதவீதம் தெற்கு பெருங்கடலில் உள்ளது என்று அவதானிப்புகள் தெரிவிக்கின்றன. கார்பன் பட்ஜெட் பெருங்கடல் உயர்வது ஊட்டச்சத்துக்களின் அதிகரித்த செறிவு காரணமாக அதிகரித்த உயிரியல் செயல்பாட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது. ஊட்டச்சத்துக்கள் பைட்டோபிளாங்க்டனால் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை ஒளிச்சேர்க்கை மூலம் கார்பனுடன் இணைந்து அவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன, இது ஒரு உள்ளூர் கார்பன் மடுவை உருவாக்குகிறது. தெற்கு பெருங்கடல் மேல்நோக்கிச் செல்வது நீர் உருவாகும் பகுதிகளில் கார்பன் மூழ்கியாகவும் செயல்படுகிறது. குறைந்த கரைந்த கார்பன் செறிவுகளைக் கொண்ட ஆழமான நீர் மேற்பரப்புக்கு உயர்கிறது, அங்கு அது முன்பு வெளிப்படுத்தப்பட்டதை விட அதிக வளிமண்டல கார்பன் செறிவுகளுக்கு ஆளாகிறது. ஆழமான நீர் மிகக் குறைந்த கரைந்த கார்பன் செறிவுகளைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் அது பல நூற்றாண்டுகளாக மேற்பரப்பில் இல்லை, அப்போது வளிமண்டல கார்பன் செறிவுகள் இப்போது இருப்பதை விட குறைவாக இருந்தன. இந்த நீர் ஒரு புதிய கார்பன் சமநிலையை எட்டும், பின்னர் மீண்டும் கீழ்நோக்கி கொண்டு வரப்படும், இதன் விளைவாக நிகர கார்பன் மூழ்கிவிடும். மறுபுறம், ஆழமான சூடான சர்க்கம்போலார் கார்பன் நிறைந்த நீர் மேற்பரப்புக்கு மேல்நோக்கி கொண்டு வரப்படும் பகுதிகள், வளிமண்டலத்தின் வெளிப்பாடு மூலம் வெளியேறும் வாயுக்கள், தலைகீழ் சுழற்சியின் கார்பன் மடு விளைவை ஓரளவு ஈடுசெய்கின்றன. கடல் நீர்த்தேக்கங்கள் மேற்பரப்புடன் தொடர்பு கொள்ளும் விகிதத்தைக் கட்டுப்படுத்துவதால், காலநிலை அமைப்பைப் பற்றிய நமது புரிதலுக்கு காலநிலை மாற்றத்தை நிர்வகிக்கும் வழிமுறைகளையும் அது எடுக்கும் விகிதங்களையும் புரிந்துகொள்வது அடிப்படையாகும். தெற்கு பெருங்கடல் சுழற்சி வளிமண்டலத்தில் செறிவுகளின் ஒட்டுமொத்த அதிகரிப்பை உறிஞ்சுவதன் மூலம் குறைக்கிறது. இது பல முக்கிய வழிகளில் காலநிலையையும் பாதிக்கிறது. இது அதன் நீரின் சுழற்சி மூலம் வெப்பத்தை கொண்டு செல்கிறது, இதனால் கடல் வெப்ப உள்ளடக்கத்தை மாற்றியமைக்கிறது. இது பனிக்கட்டி உருகுவதில் அதன் விளைவு மூலம் கடல் மட்டத்தை மாற்றியமைக்கிறது. இறுதியாக, இது பூமியின் மேற்பரப்பின் ஆல்பிடோவுடன் இணைக்கப்பட்டுள்ள தெற்கு அரைக்கோள கடல் பனிக்கட்டியை பாதிக்கிறது. இந்த விளைவுகள் அனைத்தும் சேர்ந்து, தெற்கு பெருங்கடல் சுழற்சி காலநிலை உணர்திறனில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இதன் விளைவாக, உலகளாவிய கார்பன் வரவுசெலவுத் திட்டத்தைப் புரிந்துகொள்ள முயற்சிக்கும்போது, தென் பெருங்கடலில் காலநிலை மாற்றத்தின் விளைவு ஒரு முக்கியமான ஆராய்ச்சி தலைப்பாகும். வெப்பமண்டலத்திற்கு அப்பாற்பட்ட தெற்கு அரைக்கோளத்தில் காலநிலையை இயக்கும் மிக முக்கியமான முறை தெற்கு வருடாந்திர முறை (எஸ்ஏஎம்) ஆகும், இது கடந்த சில தசாப்தங்களாக தொடர்ந்து சாதகமாக உள்ளது, இது ஓசோன் குறைப்பு மற்றும் புவி வெப்பமடைதல் ஆகியவற்றின் கலவையின் விளைவாக இருக்கலாம். SAM இன் நிலையான நேர்மறையான முறை இதுவரை மேற்கத்திய காற்றின் துருவப்பகுதி மாற்றத்திற்கும் அவற்றின் வலிமை அதிகரிப்பதற்கும் வழிவகுத்துள்ளது, இதன் விளைவாக கார்பன் நிறைந்த ஆழமான நீரின் காற்றோட்டம் அதிகரித்துள்ளது, இதனால் தெற்கு பெருங்கடலில் கார்பன் மூழ்கி பலவீனமடைகிறது. மேலும், அதிகரித்த வெப்பநிலை அதிகரித்த மழைப்பொழிவு முறைகளின் விளைவாக அண்டார்டிக் இடைநிலை நீரின் புத்துணர்ச்சிக்கு வழிவகுக்கிறது. இருப்பினும், தெற்கு பெருங்கடலில் உள்ள காலநிலை இயக்கவியல் கடல், வளிமண்டலம் மற்றும் கிரையோஸ்பியர் ஆகியவற்றுக்கு இடையிலான பின்னூட்ட வழிமுறைகளை உள்ளடக்கியது என்பதால், அவை தற்போதைய தலைமுறை காலநிலை மாதிரிகளில் சரியாக புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை மற்றும் நன்கு குறிப்பிடப்படவில்லை, தெற்கு பெருங்கடல் சுழற்சியை மாற்றியமைப்பதில் காலநிலை மாற்றத்தின் விளைவுகள் இன்னும் மிகவும் நிச்சயமற்றவை. சிஎம்ஐபி5 மாதிரிகள் 21 ஆம் நூற்றாண்டில் மேல்-கடல் தலைகீழ் கலத்தின் ஒட்டுமொத்த போக்குவரத்தில் "குறைந்த நம்பிக்கையுடன்" 20 சதவீதம் அதிகரிப்பு ஏற்படும் என்று கணித்துள்ளன. ஆறாவது மதிப்பீட்டு அறிக்கையில் இந்த மதிப்பீட்டில் எந்த புதிய ஆய்வுகளும் மேம்படவில்லை. அண்டார்டிக் பனிப்படலத்திலிருந்து அதிகரித்த உருகலின் விளைவாக 21 ஆம் நூற்றாண்டில் குறைந்த உயிரணு சுழற்சி தொடர்ந்து குறையும் என்று கண்காணிப்பு, எண் மற்றும் பேலியோக்ளைமேட் சான்றுகளின் ஒருங்கிணைந்த சான்றுகள் "நடுத்தர நம்பிக்கையை" அளிக்கின்றன. மேற்கோள்கள் தெற்கு பெருங்கடலின் நீரோட்டங்கள்