最新鹽度變化研究成果發表

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近日，中國科學院海洋研究所研究員王凡團隊聯合中國科學院大氣物理研究所研究團隊在《自然-氣候變化》期刊發表最新研究成果，定量揭示了上世紀中葉以來大西洋-太平洋鹽度差異（APSC）的加強趨勢及其空間結構，闡明了風生海洋環流變異和水團源地遷移對鹽度變化的重要作用，并指出當前氣候模式對鹽度變化模擬的普遍偏差及其成因，對改進氣候模式、提高氣候預測水平具有參考價值。

1965年以來0-2000米海洋平均鹽度變化（單位：psu）   課題組供圖

海洋鹽度是決定海洋層結和環流結構的關鍵要素。大西洋的高鹽度和太平洋的低鹽度之間形成了鮮明對比，很大程度上決定了這兩個大洋在水團性質、環流結構、氣候狀態等方面的巨大差異。在氣候變暖背景下，海洋鹽度也發生著深刻變化，大西洋與太平洋的鹽度差異是加強還是減弱？會產生什么影響？當前氣候模式能否正確模擬這些變化？這些問題亟待解答。

該研究通過分析海洋0-2000米的觀測數據，揭示了1965年以來大西洋-太平洋鹽度差的顯著加強趨勢，即大西洋鹽度總體上升、太平洋鹽度普遍下降。而且，這種趨勢還呈現出明顯的經向結構，在南北半球的副熱帶均較為突出，其中北緯20-40度之間的APSC加強了5.9%±0.6%，加劇了太平洋的海平面上升、海洋層化、次表層海水缺氧和酸化等趨勢。

據了解，此前研究普遍強調降水和蒸發等表面淡水通量的控制作用，并將海洋鹽度視為全球淡水循環變化的指示物。該研究通過分離“起伏”模態和“澀變”模態的熱力學模態分解和敏感性試驗，檢驗了各種物理過程對鹽度長期變化的貢獻。

結果顯示，除了降水和蒸發之外，風場和海洋增暖也對大尺度鹽度變化趨勢有重要作用。其中，風場的長期變化導致風生海洋環流變異，海洋表層變暖導致水團的形成源地向高緯度遷移，這些過程顯著改變了鹽分在海洋中的空間分布，即“鹽度再分配”作用，在APSC加強趨勢及其經向結構的形成發揮了關鍵作用。

這些過程在大西洋和太平洋均有發生，但由于兩大洋氣候態鹽度分布的差異，產生了截然不同的作用結果。當前氣候模式在鹽度變化的模擬中仍存在明顯偏差，普遍低估了大西洋鹽度的上升趨勢，這與模式對氣候態鹽度分布的模擬偏差有關。大多數CMIP6模式模擬的大西洋表層鹽度偏低，中層鹽度偏高，嚴重低估了垂向鹽度梯度。據此低估了大西洋鹽度的升高趨勢。

研究闡明了風生海洋環流變異和海洋增暖導致的水團變異對鹽度長期變化的重要作用，深刻揭示了氣候變暖背景下海洋次表層動力過程的復雜性。

論文相關信息：

https://doi.org/10.1038/s41558-024-02033-y