海洋所在南海貫穿流長(zhǎng)期變化趨勢(shì)方面取得新進(jìn)展
近日,中國(guó)科學(xué)院海洋研究所邊緣海動(dòng)力過程研究組聯(lián)合廈門大學(xué)和中山大學(xué)團(tuán)隊(duì)在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Science Advances發(fā)表研究論文,基于百年珊瑚“檔案”記錄(δ18O同位素)首次重構(gòu)了超過100年的南海貫穿流總體流量,發(fā)現(xiàn)南海貫穿流存在長(zhǎng)期急劇減弱趨勢(shì)(35±5%),太平洋信風(fēng)加強(qiáng)是南海貫穿流減弱的主要原因。該研究結(jié)果對(duì)研究南海及印太海域的物理、生態(tài)和生物地球化學(xué)變化具有重要意義。
南海是西北太平洋最大最深的邊緣海,資源豐富,是我國(guó)的戰(zhàn)略要地和核心利益所在。南海貫穿流由呂宋海峽入流(主要由最強(qiáng)勁的西邊界流之一黑潮入侵貢獻(xiàn))和臺(tái)灣海峽、民都洛海峽、卡里馬塔海峽、巴拉巴克海峽出流組成,是南海的“大動(dòng)脈”(圖1),扮演著“熱鹽傳送帶”的重要角色,是南海與外海進(jìn)行物質(zhì)能量交換的重要紐帶,對(duì)南海乃至印太海域的物理過程、生態(tài)環(huán)境和生物地球化學(xué)循環(huán)等具有深遠(yuǎn)影響。然而,由于長(zhǎng)期連續(xù)直接觀測(cè)極度困難,尤其是幾個(gè)海峽通道的觀測(cè)資料匱乏,南海貫穿流在全球變暖背景下的長(zhǎng)期變化趨勢(shì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制尚不清楚。

圖1?南海貫穿流示意圖及其流量重構(gòu)
為破解這一難題,研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地利用位于菲律賓呂宋島西北海域(切中黑潮入流“動(dòng)脈”)的一根珊瑚巖芯的氧同位素(δ18O)記錄,并結(jié)合衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),重建了自1894年至2022年共129年的南海貫穿流總體積輸運(yùn)量(以呂宋海峽上層通量為代表)變化。結(jié)果表明,除了顯著的年際和年代際波動(dòng)外,南海貫穿流存在一個(gè)急劇的長(zhǎng)期減弱趨勢(shì),其通量減弱速率達(dá)到每十年-0.14 ± 0.02 Sv(1 Sv = 106 m3 s-1)。與過去129年的平均值5.15 Sv相比,其總輸運(yùn)量下降了約35% ± 5%。那么,是什么驅(qū)動(dòng)了如此驚人的南海貫穿流的減弱?難道南海的“大動(dòng)脈”堵塞了?研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步利用再分析風(fēng)場(chǎng)和時(shí)變繞島理論(Time-dependent Island Rule)揭示了其背后的動(dòng)力學(xué)機(jī)制,兩種獨(dú)立數(shù)據(jù)得到的流量變化趨勢(shì)十分吻合。結(jié)果表明,熱帶西太平洋信風(fēng)的持續(xù)增強(qiáng)是導(dǎo)致南海貫穿流減慢的主要驅(qū)動(dòng)力。在全球變暖背景下,赤道東太平洋的冷卻和西太平洋的增暖(即冷舌模態(tài))伴隨著熱帶西太平洋信風(fēng)的增強(qiáng)。增強(qiáng)的信風(fēng)通過激發(fā)海洋羅斯貝波和繞菲律賓島的開爾文波等過程,驅(qū)動(dòng)了環(huán)繞菲律賓的正海面高度異常和反氣旋式環(huán)流異常,最終導(dǎo)致了通過呂宋海峽進(jìn)入南海的入流減弱(圖2)。南海貫穿流這一減弱趨勢(shì)意味著南海海水的更新周期可能被拉長(zhǎng),這種變化還會(huì)對(duì)南海的熱鹽結(jié)構(gòu)、環(huán)流、渦旋活動(dòng)乃至區(qū)域海氣相互作用、生物地球化學(xué)過程產(chǎn)生重要影響。

圖2?大尺度風(fēng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)南海貫穿流減弱動(dòng)力過程
該研究通過學(xué)科交叉,創(chuàng)新性地利用高分辨率珊瑚代用資料揭示了南海貫穿流的百年尺度變化趨勢(shì)及其與大氣環(huán)流的關(guān)聯(lián),為深入理解全球變暖背景下邊緣海與開闊大洋之間物質(zhì)能量交換的變化提供了關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。南海貫穿流的減弱不僅關(guān)乎南海內(nèi)部的物理、生態(tài)環(huán)境,也可能通過調(diào)節(jié)印尼貫穿流等方式,對(duì)更廣闊的印太海域氣候產(chǎn)生影響。未來,這一變化趨勢(shì)將如何發(fā)展及其對(duì)區(qū)域氣候和生態(tài)系統(tǒng)的影響,仍需持續(xù)關(guān)注和深入研究。
論文第一作者為中國(guó)科學(xué)院海洋研究所南峰研究員,通訊作者為南峰和于非研究員,合作者包括廈門大學(xué)薛惠潔教授、中山大學(xué)王東曉教授和李明婷副教授以及中國(guó)科學(xué)院海洋研究所李小花副研究員。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目資助。
論文信息:
Nan F.*, Xue H., Yu F.*, Li M., Li X., Wang D. Century-long coral records of the South China Sea throughflow slowdown, Science Advances, 12(9), 1-9.
https://www.science.org/doi/full/10.1126/sciadv.aea9091
相關(guān)論文:
Nan F.*, Du S., Yu F., Xue H., Li M., Wang R. (2025) Revisiting the dynamics of interanrual variations of the upper Luzon Strait Transport. Journal of Physical Oceanography, DOl: https://doi.org/10.1175/P0-D-24-0103.1.
https://journals.ametsoc.org/view/journals/phoc/55/7/JPO-D-24-0103.1.xml
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