Inter-decadal changes in stratification and double diffusion in a transatlantic section along 7.5°N

• Published in: Scientia Marina
• Main Authors: San Antolín Plaza, Miguel Ángel, Pelegrí, Josep L., Machín, Francisco José, Benítez Barrios, Verónica
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: Consejo Superior de Investigaciones Científicas 2012
• Subjects: transatlantic section; stratification; neutral buoyancy frequency; Turner angle; inter-decadal changes; vertical diffusion; sección trasatlántica; estratificación; frecuencia de flotabilidad neutra; ángulo de Turner; variaciones interdecadales; difusión vertical; Antarctic; Doble; Antarc*; North Atlantic
• Online Access: https://scientiamarina.revistas.csic.es/index.php/scientiamarina/article/view/1384; https://doi.org/10.3989/scimar.03616.19G

We use three transatlantic cruises (1957, 1993 and 2010) along 7.5°N to analyse inter-decadal variations of the neutral buoyancy frequency (with neutral density replacing potential density) and Turner angle. We also use Argo data from the 2003-2011 period to show that, within central and intermediate waters, the changes between the three sections are slightly greater than the seasonal and inter-annual variations, so they may be interpreted as actual inter-decadal variations. The results point to a generalized sinking of isoneutrals between 1957 and 2010, with maximum zonally-averaged values of about 100 m in the central and upper deep layers. They also reveal the occurrence of substantial changes in the intermediate and neighbouring water strata, with differential vertical sinking of isoneutrals and the transformation of their thermohaline characteristics. The neutral buoyancy frequency increased in the lower central and upper intermediate layers and decreased in the lower intermediate and upper deep layers. The distributions of Turner angle highlight a predominance of salt-fingering in the North Atlantic, except for a gravitationally doubly-stable layer located immediately below the intermediate water core; this stable layer thinned substantially between 1957 and 2010 because of the sinking of the lower intermediate isoneutrals acting together with actual water transformations from Antarctic Intermediate Waters into North Atlantic Deep Waters. We conclude that a significant portion of the water column underwent both increased vertical stratification and enhanced salt-fingering, two mechanisms with opposite effects on the effective vertical diffusion. Usamos tres campañas transatlánticas (1957, 1993 y 2010) a lo largo de 7.5°N para analizar las variaciones interdecadales de la frecuencia de flotabilidad neutra (con la densidad neutra reemplazando a la densidad potencial) y el ángulo de Turner. También utilizamos datos Argo del periodo 2003-2011 para mostrar que, en las aguas centrales e intermedias, los cambios entre las tres secciones son algo superiores a las variaciones estacionales o interanuales, de modo que pueden interpretarse como cambios interdecadales. Los resultados indican un hundimiento generalizado de las isoneutras entre 1957 y 2010, con valores máximos promediados zonalmente de unos 100 m en las aguas centrales y profundas superiores. También revelan la existencia de cambios substanciales en las aguas intermedias y los estratos vecinos, con desplazamientos verticales diferenciales de las distintas isoneutras, y la transformación de sus características termohalinas. La frecuencia de flotabilidad neutra aumentó en las capas centrales inferiores e intermedias superiores y disminuyó en las capas intermedias inferiores y profundas superiores. Las distribuciones del ángulo de Turner enfatizan la predominancia de dedos de sal en el Atlántico Norte, excepto en una capa gravitacionalmente estable ubicada inmediatamente por debajo del núcleo de aguas intermedias; esta capa estable se estrechó entre 1957 y 2010 debido al efecto conjunto del hundimiento de las isoneutras intermedias más profundas y la transformación de las Aguas Antárticas Intermedias en Aguas Noratlánticas Profundas. Concluimos que una porción significativa de la columna de agua experimentó tanto un aumento en la estratificación vertical como un incremento en el régimen de dedos de sal, dos mecanismos con efectos opuestos en la difusión vertical efectiva.