Volume transportasi dan waktu akomodasi

Partikel dikeluarkan dari Koridor Samoa dan trek yang berdekatan di bawah kedalaman 3.500 m (Gbr. 1a). Untuk mengilustrasikan bagaimana partikel bergerak, posisi partikel ditunjukkan beberapa kali pada Gambar 1b-e. Film partikel juga ditampilkan dalam Bahan Tambahan (Film S1). Beberapa partikel segera naik ke lapisan dalam (kedalaman 2000-3500 m) dan kembali ke Samudra Selatan melalui Cekungan Pasifik Barat Daya (Gbr. 1b dan c). Sisa partikel diangkut ke cekungan Pasifik Utara (cekungan Pasifik Tengah, Barat Laut, dan Timur Laut) oleh arus horizontal di substrat yang dibatasi oleh topografi bawah (Gbr. 1c dan d). Setelah itu, partikel-partikel ini naik ke lapisan dalam terutama di bagian barat Samudra Pasifik Utara (Gbr. 1e). Mereka akhirnya naik ke strata tengah dan dangkal (kedalaman <1000 m) dan mencapai Samudra Hindia dan Arktik masing-masing melalui Kepulauan Indonesia dan Selat Bering (Film S1).

Hampir semua partikel (~99,8%) berangkat dari Samudra Pasifik atau menguap setelah 3000 tahun (Gbr. 2a). Karena jumlah partikel sebanding dengan ukuran dalam metode ini, transfer dihitung dengan menghitung kedatangan partikel ke cekungan lain. 3,50, 2,17, dan 1,05 sv (46,5, 28,8, dan 13,9%) air dasar yang berasal dari Koridor Samoa (dan jalur yang berdekatan) masing-masing dibawa ke Samudra Selatan, India, dan Arktik, dan 0,80 sv (10,3%) menguap ke lautan Pasifik (Tabel 1). Beberapa studi observasional^2,5,9 Diasumsikan bahwa setiap (~10 sv) air dalam di Samudra Pasifik kembali ke Samudra Selatan di lapisan dalam. Di sisi lain, Tally³ Diperkirakan sekitar 9, 4 dan 1 sv dari perairan dalam Samudra Pasifik yang berasal dari Samudra Selatan dan masing-masing diekspor ke Samudra Selatan, Hindia, dan Arktik. Hasil kami secara kualitatif konsisten dengan perkiraan ini³ Meskipun tipikal ekspor ke Samudra Selatan dan Hindia lebih kecil. Ekspor khas ke Samudra Arktik sedikit lebih besar dari perkiraan pemantauan²⁰ volume transportasi bersih melalui Selat Bering (~0,8 sv).

(sebuah) Persentase kumulatif (%) dari jumlah partikel yang mencapai setiap cekungan. (B) Jumlah partikel yang mencapai setiap cekungan setiap tahun. (kakek) Suka (ayah), tetapi dalam kasus 1D.

Waktu tinggal (umur air laut) di perairan Pasifik dalam setara dengan waktu yang dibutuhkan partikel untuk mencapai cekungan lain. Statistiknya dirangkum dalam Tabel 1. Waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk mencapai Samudra Selatan, Hindia dan Kutub dan atmosfer (penguapan) masing-masing adalah 533, 627, 728 dan 804 tahun. Waktu rata-rata lebih pendek dari waktu rata-rata sekitar 100 tahun untuk setiap tujuan, dan waktu metode lebih pendek karena distribusi frekuensi yang miring ke kanan pada saat kedatangan (Gbr. 2b). Perhatikan bahwa “waktu penempatan” berarti tahun di mana jumlah partikel yang tiba di setiap tujuan paling banyak. Umur partikel kurang dari 1.000 tahun dan konsisten dengan perkiraan pengamatan usia air di Samudra Pasifik bagian dalam²¹.

jalur utama

Jalur utama, yang didefinisikan dalam istilah pelacakan partikel, adalah jalur yang dilalui sejumlah besar partikel. Oleh karena itu, jalur utama divisualisasikan dengan melapisi jalur partikel (panel kiri pada Gambar 3 dan 4). Untuk menentukan jalur terpendek, jalur 10% partikel terdekat yang meninggalkan Samudra Pasifik untuk setiap tujuan diekstraksi dengan posisi horizontal di mana partikel-partikel ini pertama kali melintasi kedalaman yang membagi lapisan bawah, dalam, tengah dan dangkal (selanjutnya disebut ke atas). ) (Gbr. 3).

Jalur yang diidentifikasi oleh 10% partikel terdekat yang berangkat dari Samudra Pasifik ke setiap tujuan. Panel kiri menunjukkan lintasan partikel. Warna menunjukkan kedalaman. Jumlah partikel total (N) dan partikel yang diplot (n) ditulis di panel. Panel kanan menunjukkan posisi horizontal di mana partikel pertama kali melintasi kedalaman 500 (kuning), 1000 (hijau), 2000 (merah), dan 3500 m (biru). tujuan adalah (ayah(Laut Selatan)kakek) Samudera Hindia, (dia adalah) Samudra Arktik, dan (g, hAtmosfer (penguapan).

Seperti Gambar 3, tetapi partikel yang memiliki waktu tinggal rata-rata (45-55%) di Samudra Pasifik. Partikel yang mencapai Samudra Arktik dan atmosfer (penguapan) tidak muncul.

Sebagian besar partikel yang mencapai Samudra Selatan naik di dekat Koridor Samoa (misalnya, Cekungan Melanesia) dan diangkut ke selatan ke Cekungan Pasifik Barat Daya tanpa melintasi ekuator (Gbr. 3a dan b). Beberapa partikel naik di Cekungan Melanesia atau Cekungan Pasifik Barat Daya dan mencapai Samudra Selatan melalui Cekungan Fiji Selatan dan Laut Tasman (Gbr. 3a dan b), yang konsisten dengan rembesan Tasman²².

Dengan pengecualian lapisan dangkal (kedalaman <500 m), sebagian besar partikel yang tiba di Samudra Hindia diangkut melalui kepulauan Indonesia di Pasifik Utara bagian barat, bukan di timur (Gbr. 3c). Partikel-partikel diangkut di cekungan Pasifik tengah atau cekungan Melanesia di substrat, kemudian bergabung dan naik ke lapisan dalam di Izu-Ogasawara Ridge di mana pencampuran vertikal turbulen kuat (Gbr. 3c dan d). Partikel-partikel ini naik ke mesofil (kedalaman 500-1000 m) di Selat Luzon (~20°LU, 120°BT) dan di sekitar Kepulauan Ryukyu dan diangkut ke kepulauan Indonesia (Gbr. 3c dan d). Molekul pada jalur sekunder naik ke lapisan dalam di Cekungan Melanesia dan ke lapisan tengah di Laut Solomon atau Cekungan Fiji Utara/Selatan dan mencapai kepulauan Indonesia (Gbr. 3c dan d).

Lintasan dan titik pendakian sebagian besar partikel yang tiba di Samudra Arktik serupa dengan yang tiba di Samudra Hindia di lapisan dalam dan bawah (Gbr. 3e dan f). Di lapisan dangkal dan tengah, pengangkutan partikel dilakukan oleh Kuroshio, perluasannya, sirkulasi Pasifik Utara sub-Arktik, dan akses ke Selat Bering (Gbr. 3e). Partikel di jalur sekunder naik di sekitar pulau Kuril dan Aleutian, di mana pencampuran vertikal turbulen lokal ditingkatkan, dari lapisan bawah ke lapisan dangkal (Gbr. 3f).

Lintasan dan titik naik partikel yang menguap ke Samudra Pasifik serupa dengan yang tiba di Samudra Arktik di bawah lapisan tengah (kedalaman >1000 m). Penguapan partikel terjadi terutama di Pasifik khatulistiwa (Gambar tidak ditampilkan). Partikel diangkut ke lintang rendah oleh sirkulasi sub-tropis di Pasifik Utara dan arus anti-khatulistiwa di lapisan dangkal (Gbr. 3g dan h).

Partikel yang hidup lebih lama di Pasifik Utara mengikuti jalur yang berbeda. Di sini, jejak partikel dengan waktu tinggal rata-rata (antara 45 dan 55 persen) di Samudra Pasifik diekstraksi. (Gbr. 4). Lintasan kembali di lapisan dalam ke Samudra Selatan diidentifikasi di bagian barat cekungan Pasifik barat daya dari partikel berumur pendek (Gbr. 3a dan b), sedangkan lintasan partikel mid-range didistribusikan di seluruh Samudera Pasifik (Gbr. 4a dan b). Secara singkat, jalur utama partikel yang terangkut ke Samudra Selatan di lapisan dalam adalah di bagian barat cekungan Pasifik barat daya, dan jalur sekunder berada di cekungan Pasifik tenggara. Jalur utama ini berbeda dari saran sebelumnya yang disimpulkan dari distribusi suhu dan salinitas: di sepanjang tepi timur Cekungan Pasifik Barat Daya.² Atau perbatasan timur Samudra Pasifik⁹.

Lintasan partikel-partikel berumur pendek yang tiba di Samudra Hindia ditentukan di Samudra Pasifik bagian barat (Gbr. 3c), sedangkan jalur partikel residen jarak menengah menyebar di atas Samudera Pasifik (Gbr. 4c). Titik pendakian di seluruh Samudra Pasifik juga tersebar di lapisan bawah dan dalam (Gbr. 4d). Fitur jalur ini mirip dengan partikel yang mencapai Samudra Arktik dan atmosfer (Gambar tidak ditampilkan).

Bahkan ketika jalur dipilih secara acak dari semua partikel, jalur utama sedikit terpengaruh dibandingkan dengan keadaan partikel rentang menengah yang tersisa (Gbr. S1). Namun, itu telah dikaburkan karena partikel yang lebih lambat lebih mungkin menyebar ke seluruh Samudra Pasifik yang dalam.

Ketergantungan pada medan aliran

Karena pengangkutan air bentik ke utara di Jalur Samoa (dan koridor yang berdekatan) dalam kasus 1D lebih besar daripada dalam kasus 3D, jumlah partikel yang dipancarkan juga lebih besar dalam kasus 1D (Gbr. 5a dan c). Hampir semua partikel meninggalkan Samudra Pasifik setelah 3000 tahun (Tabel 2; Gambar 2c). Proporsi partikel yang mencapai Samudra Selatan (57,9%) lebih besar dari pada kasus 3D (46,5%), sedangkan proporsi partikel yang mencapai Samudra Hindia (19,1%) dan Samudra Arktik (2,2%) adalah lebih kecil (Tabel 1) dan 2). Waktu kelangsungan hidup partikel yang tiba di Samudra Selatan lebih kecil daripada partikel dalam keadaan 3D, sedangkan waktu bertahan hidup partikel yang tiba di Samudra Arktik lebih besar (Tabel 1 dan 2 serta Gambar 2b dan d). Perilaku partikel dalam keadaan 1D ini terkait dengan pencampuran vertikal kecil di lapisan dalam.

(sebuah) fungsi Pacific Stream terintegrasi untuk status 3D. Positif untuk berdagang searah jarum jam. Periode kontur tebal dan tipis berturut-turut adalah 5 dan 1 sv. Gambar tersebut menunjukkan jumlah transportasi ke utara di Koridor Samoa dan jalur yang berdekatan. (B.peniru¹⁴C sepanjang 170 ° W (Samudra Pasifik Tengah). Satuan . Interval kontur adalah 20 dan 10 untuk masing-masing lebih besar dan lebih kecil dari -160 . (kakek) Suka (ayah) Tapi untuk kasus 1D. (H) sama seperti (B) tetapi data yang diamati dihasilkan oleh GLODAP v2¹⁹.

Titik-titik menaik dari partikel di sekitar pegunungan, gunung bawah laut dan batas didefinisikan dalam kasus 3D, sementara mereka didistribusikan secara horizontal dalam kasus 1D sebagai akibat dari difusi vertikal seragam secara horizontal (Gbr. 6). Pencampuran vertikal kuat yang berpusat di Pasifik Utara bagian barat dalam kasus 3D mengarah pada pendakian partikel yang efisien dan waktu singkat yang diperlukan untuk mencapai Samudra Hindia dan Arktik (Gbr. 2d, Tabel 1).

Posisi horizontal di mana partikel pertama kali melintasi kedalaman 500 (kuning), 1000 (hijau), 2000 (merah), dan 3500 m (biru) di (sebuah( kandang 3D dan (B) kasus 1D.