海洋所研究揭示海洋表層鹽度長(zhǎng)期趨勢(shì)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(diǎn)問(wèn)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(duì)應(yīng)著淡水通量“干更干,濕更濕”。但在區(qū)域尺度上鹽度對(duì)淡水通量的響應(yīng)情況及影響機(jī)制目前仍屬未知。為探究這一問(wèn)題,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所王凡研究團(tuán)隊(duì)借助混合坐標(biāo)海洋數(shù)值模式(HYCOM)模擬了1970年以來(lái)熱帶表層鹽度下降、副熱帶表層鹽度上升的現(xiàn)象,設(shè)計(jì)多個(gè)敏感性數(shù)值實(shí)驗(yàn),定量分析蒸發(fā)、降水和海洋動(dòng)力過(guò)程對(duì)鹽度的影響,進(jìn)而揭示熱帶副熱帶表層鹽度對(duì)淡水通量的響應(yīng)機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)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(dòng)因子(>60%),風(fēng)驅(qū)動(dòng)的海洋動(dòng)力過(guò)程(<20%)和蒸發(fā)(<30%)的作用是次要的(圖 1)。鹽度對(duì)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(duì)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(jìn)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(dòng)的環(huán)流變異能產(chǎn)生跨梯度的鹽度輸運(yùn),這些過(guò)程也會(huì)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(huì)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(guò)程,氧氣輸入,導(dǎo)致海洋酸化加劇。因此,更加準(zhǔn)確地理解區(qū)域海洋動(dòng)力過(guò)程,預(yù)測(cè)鹽度變化以及其氣候生態(tài)效應(yīng)是非常必要的。對(duì)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(jī)制還有待進(jìn)一步探討。
該論文第一作者是中國(guó)科學(xué)院海洋研究所博士研究生戈凱,通訊作者是中國(guó)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(guó)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(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)科技專項(xiàng)、山東省自然科學(xué)基金和嶗山實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的資助。

圖 1 HYCOM降水(a)、風(fēng)(b)和蒸發(fā)(c)實(shí)驗(yàn)表層鹽度長(zhǎng)期趨勢(shì)(1970-2019),以及他們的和(d)

圖 2 觀測(cè)(a)、控制實(shí)驗(yàn)(b)、降水實(shí)驗(yàn)(c)、風(fēng)實(shí)驗(yàn)(d)和蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)(e)表層鹽度變化與淡水通量變化的比值,標(biāo)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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