海洋所研究揭示海洋表層鹽度長期趨勢與淡水通量的關(guān)系
海洋鹽度變化通常與全球水循環(huán)聯(lián)系在一起,是當(dāng)下氣候研究的熱點問題之一。以往研究顯示在全球尺度上,鹽度“咸者愈咸,淡者愈淡”對應(yīng)著淡水通量“干更干,濕更濕”。但在區(qū)域尺度上鹽度對淡水通量的響應(yīng)情況及影響機制目前仍屬未知。為探究這一問題,中國科學(xué)院海洋研究所王凡研究團隊借助混合坐標海洋數(shù)值模式(HYCOM)模擬了1970年以來熱帶表層鹽度下降、副熱帶表層鹽度上升的現(xiàn)象,設(shè)計多個敏感性數(shù)值實驗,定量分析蒸發(fā)、降水和海洋動力過程對鹽度的影響,進而揭示熱帶副熱帶表層鹽度對淡水通量的響應(yīng)機制。相關(guān)研究成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Journal of Geophysical Research: Oceans上。
研究結(jié)果顯示,盡管存在較大的區(qū)域差異,降水是表層鹽度變化的主要驅(qū)動因子(>60%),風(fēng)驅(qū)動的海洋動力過程(<20%)和蒸發(fā)(<30%)的作用是次要的(圖 1)。鹽度對淡水通量的響應(yīng)存在很大的地區(qū)差異,在南北半球10-20緯度帶,比值<0,鹽度和淡水通量表現(xiàn)出相反的變化(圖 2)。對表層經(jīng)向流的分析顯示,信風(fēng)引起的向極Ekman輸送導(dǎo)致熱帶鹽度下降區(qū)域向兩極拓寬,進而在南北半球產(chǎn)生了鹽度與淡水通量變化相反的條帶狀區(qū)域。此外,風(fēng)驅(qū)動的環(huán)流變異能產(chǎn)生跨梯度的鹽度輸運,這些過程也會影響局地表層鹽度的變化,使鹽度——淡水通量(SSS-FWF)的關(guān)系變得更加復(fù)雜。
區(qū)域鹽度變化會影響浮游植物群落和生態(tài)系統(tǒng),還可能改變層結(jié),削弱通風(fēng)過程,氧氣輸入,導(dǎo)致海洋酸化加劇。因此,更加準確地理解區(qū)域海洋動力過程,預(yù)測鹽度變化以及其氣候生態(tài)效應(yīng)是非常必要的。對區(qū)域SSS-FWF關(guān)系的分析顯示,在一些區(qū)域鹽度變化與淡水通量變化比值很小(圖 2),影響這些區(qū)域鹽度變化的機制還有待進一步探討。
該論文第一作者是中國科學(xué)院海洋研究所博士研究生戈凱,通訊作者是中國科學(xué)院海洋研究所呂宜龍博士和李元龍研究員共同擔(dān)任,合作作者包括中國科學(xué)院大氣物理研究所林鵬飛研究員、成里京研究員和海洋研究所王凡研究員。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項、山東省自然科學(xué)基金和嶗山實驗室項目的資助。

圖 1 HYCOM降水(a)、風(fēng)(b)和蒸發(fā)(c)實驗表層鹽度長期趨勢(1970-2019),以及他們的和(d)

圖 2 觀測(a)、控制實驗(b)、降水實驗(c)、風(fēng)實驗(d)和蒸發(fā)實驗(e)表層鹽度變化與淡水通量變化的比值,標記x代表比值<0
文章信息:
Ge, K., Li, Y., Lyu, Y., Lin, P., Cheng, L., & Wang, F. (2023). Surface Salinity Changes of the Tropical and Subtropical Oceans Since 1970 and Their Relationship With Surface Freshwater Fluxes. Journal of Geophysical Research: Oceans, 128(12), e2023JC020207. https://doi.org/10.1029/2023JC020207
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