海洋所研究揭示南太平洋東西部副熱帶模態(tài)水潛沉率變化機制
近日,中國科學院海洋研究所海洋動力與生態(tài)環(huán)境模擬與預報研究組與美國加州大學洛杉磯分校合作,在南太平洋東西部副熱帶模態(tài)水潛沉率變化及機制研究方面取得重要進展。該研究成果已在美國地球物理學會的國際學術期刊Geophysical Research Letters上發(fā)表。
模態(tài)水是位于海洋表面混合層下方、具有垂向性質(zhì)均一特征的宏觀水團,其潛沉與輸運過程在海洋熱量、二氧化碳及營養(yǎng)物質(zhì)收支與再分配中具有關鍵調(diào)控作用,是連接海洋表層強迫與海洋內(nèi)部響應的重要動力環(huán)節(jié)。作為太平洋副熱帶經(jīng)向環(huán)流的重要組成部分,南太平洋東西部副熱帶模態(tài)水在潛沉過程中能夠?qū)崃?、淡水和營養(yǎng)鹽有效輸送入海洋內(nèi)部,對熱帶和副熱帶上層海洋結構及全球氣候產(chǎn)生深遠影響。然而,由于早期資料的時空分辨率有限,關于其潛沉率的時空變化及主控機制仍缺乏系統(tǒng)研究。因此,深入探究南太平洋東西部副熱帶模態(tài)水的潛沉變化規(guī)律及其受控因素,對理解海氣相互作用及氣候變化具有重要意義。

圖1 東西部副熱帶模態(tài)水潛沉率的蹺蹺板結構
研究團隊基于四種海洋再分析數(shù)據(jù)產(chǎn)品,發(fā)現(xiàn)了南太平洋東部和西部副熱帶模態(tài)水潛沉率存在顯著的年際蹺蹺板式變化(圖1)。合成分析結果表明,ENSO所誘發(fā)的異常風場可通過風–蒸發(fā)–海溫(WES)反饋機制調(diào)制潛熱通量,潛熱通量的變化進而改變混合層深度,并最終通過側向?qū)腠椨绊懰畧F的潛沉率(圖2)。此外,我們觀測到1963~1978年的潛沉率呈現(xiàn)西強東弱,而1998~2011年則呈現(xiàn)西弱東強。這種長期變化可歸因于西部形成區(qū)混合層深度的變淺和東部形成區(qū)風應力旋度的增強,進一步與副熱帶高壓的增強和南移有關。上述研究成果不僅深化了對副熱帶模態(tài)水變異機理的認識,更為理解ENSO與副熱帶海洋的相互作用提供了新的科學視角。

圖2 厄爾尼諾期間模態(tài)水區(qū)域WES反饋機制示意圖
中國科學院海洋研究所碩士研究生孫貴民為論文第一作者,合作者包括美國加州大學洛杉磯分校曲堂棟研究員、中國科學院海洋研究所李元龍研究員、尹寶樹研究員等。該研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項和國家重點研發(fā)計劃的共同資助。
論文信息:
Sun, G., Qi, J.*, Qu, T., Li, Y., & Yin, B. (2025). See-saw variability in subduction rates of the South Pacific Subtropical Mode Water and its long-term change. Geophysical Research Letters, 52(23), e2025GL118060. https://doi.org/10.1029/2025GL118060
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