海洋所揭示過去十年菲律賓海深層水的暖化與深層環(huán)流的減弱現(xiàn)象
近日,Journal of Geophysical Research: Oceans發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院海洋研究所胡敦欣院士團(tuán)隊(duì)最新研究成果“Observed Warming and Weakening of the Philippine Sea Deep Circulation Over the Past Decade”?;诤Q笏^去十年在菲律賓海的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了菲律賓海深層水的暖化以及深層環(huán)流的減弱,并揭示了其調(diào)控機(jī)理。
菲律賓海深層環(huán)流是太平洋深層環(huán)流的重要組成部分,也是聯(lián)系太平洋深層流與南海深層流的重要紐帶,對(duì)南海、菲律賓海乃至太平洋的物質(zhì)循環(huán)與能量輸運(yùn)都具有舉足輕重的影響。然而,由于深層觀測(cè)較為困難,深層數(shù)據(jù)較為稀缺,目前對(duì)深層環(huán)流長(zhǎng)期變化的認(rèn)識(shí)極為匱乏。在國(guó)家自然科學(xué)基金委共享航次計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)等項(xiàng)目支持下,海洋所在菲律賓海進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)十余年的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。特別是自2015年至今,在130°E斷面進(jìn)行了連續(xù)的全水深CTD觀測(cè),為菲律賓海盆深層流年代際變化的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
基于130°E斷面的水文觀測(cè)數(shù)據(jù)以及多種公開數(shù)據(jù)集,發(fā)現(xiàn)菲律賓海深層水在四國(guó)/帕里西維拉海盆向北逐漸增溫,而在菲律賓海盆則向南增溫,這是兩者不同的深層冷水源頭導(dǎo)致的。結(jié)合底層位溫的水平分布和地轉(zhuǎn)速度,發(fā)現(xiàn)通過雅浦-馬里亞納深水通道的冷水進(jìn)入菲律賓海盆后呈現(xiàn)出氣旋式結(jié)構(gòu)的入侵路徑(圖1),并沿入侵路徑逐漸變暖。2015-2023年期間,菲律賓海盆4000m以深水溫存在0.18×10-3 °C yr-1的升溫趨勢(shì)(圖2),特別是在Central Basin Fault附近及其北側(cè)。這種升溫現(xiàn)象與深層冷水持續(xù)流失導(dǎo)致的位溫面下沉有關(guān)。進(jìn)一步通過GRACE衛(wèi)星所測(cè)海底壓強(qiáng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),菲律賓海深層環(huán)流在過去二十年間存在反氣旋異常,結(jié)合菲律賓海深層環(huán)流整體呈現(xiàn)海盆尺度的氣旋式環(huán)流結(jié)構(gòu),說明氣旋式的菲律賓海深層環(huán)流在二十年尺度上存在減弱趨勢(shì)。深層水的升溫以及深層流的減弱都意味著進(jìn)入菲律賓海深層的冷水減少,這可能與北太平洋深層水的源頭—南極底層水,的形成速率降低有關(guān)。

圖 1通過雅浦-馬里亞納深水通道進(jìn)入菲律賓海盆的冷水入侵路徑圖(不同顏色的圓圈表示根據(jù) WOD18 數(shù)據(jù)得出的海底位溫 (°C);細(xì)黑色箭頭表示基于WOA23 數(shù)據(jù)計(jì)算的地轉(zhuǎn)流;粗黑色箭頭表示先前研究中潛標(biāo)觀測(cè)的深層平均流速矢量)

圖 2(a)2015-2023年期間,130°E斷面位溫變化率分布(°C yr-1)(+表示顯著性水平超過 90% 的區(qū)域);(b)1994-1996 年與 2021-2023 年平均位溫差異(°C)(2021-2023年平均位溫減去1994-1996 年平均位溫)
論文第一作者為海洋所博士后徐勤博,論文的共同通訊作者為張林林研究員、王凡研究員,合作者包括胡敦欣院士等。研究得到了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)以及中國(guó)博士后基金等項(xiàng)目的資助。海上考察得到基金委共享航次計(jì)劃資助,依托“科學(xué)”號(hào)考察船執(zhí)行。
論文信息:
Xu,Q.,L. Zhang*,F. Wang*,Z. Tian,and D. Hu,2025: Observed Warming and Weakening of the Philippine Sea Deep Circulation Over the Past Decade. Journal of Geophysical Research: Oceans,130,e2024JC022017,https://doi.org/10.1029/ 2024JC022017.
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