海洋所在海洋鹽度變化研究方面獲進展

　　近日，中國科學院海洋研究所王凡團隊聯合大氣物理研究所，在《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）上發表了題為North Atlantic-Pacific salinity contrast enhanced by winds and ocean warming的研究論文。該研究定量揭示了20世紀中葉以來大西洋-太平洋鹽度差異（APSC）的加強趨勢及其空間結構，闡明了風生海洋環流變異和水團源地遷移對鹽度變化的重要作用，并探討了當前氣候模式對鹽度變化模擬的普遍偏差及成因。這一成果對改進氣候模式、提高氣候預測水平具有參考價值。

　　作為海水的基礎性質之一，海洋鹽度是決定海洋層結和環流結構的關鍵要素。在全球海洋鹽度的分布中，大西洋的高鹽度和太平洋的低鹽度形成了對比，在較大程度上決定了這兩個大洋在水團性質、環流結構、氣候狀態和生物地球化學循環特征等方面的差異，并潛在影響著它們對氣候變化的響應和反饋方式。在氣候變暖背景下，海洋鹽度發生著深刻變化。然而，大西洋與太平洋的鹽度差異是加強還是減弱以及有何影響，當前的氣候模式如CMIP6能否正確模擬這些變化，尚不清楚。

　　該研究分析了海洋0-2000米的觀測數據，揭示了過去半個世紀（1965年以來）大西洋-太平洋鹽度差（APSC）的加強趨勢，即大西洋鹽度總體上升、太平洋鹽度普遍下降。這種趨勢呈現出明顯的經向結構，在南北半球的副熱帶均較為突出。其中，北緯20°至40°之間的APSC加強了5.9±0.6%。APSC的加強具有廣泛的影響，特別是加劇了太平洋的海平面上升、海洋層化、次表層海水缺氧和酸化等趨勢。

　　以往關于鹽度變化的研究普遍強調表面淡水通量即降水和蒸發的控制作用，并將海洋鹽度視為全球淡水循環變化的指示物。該研究通過熱力學模態分解即分離“起伏”模態和“澀變”模態以及LICOM3模式敏感性試驗，檢驗了各種物理過程對鹽度長期變化的貢獻。結果顯示，除了降水和蒸發之外，風場和海洋增暖對大尺度鹽度變化趨勢具有重要作用。其中，風場的長期變化導致風生海洋環流變異，海洋表層變暖則導致水團的形成源地向高緯度遷移。這些過程改變了鹽分在海洋的空間分布即“鹽度再分配”作用，從而在APSC加強趨勢及其經向結構形成中發揮了關鍵作用。上述過程在大西洋和太平洋均有發生，但由于兩大洋氣候態鹽度分布如水平和垂向鹽度梯度的差異，產生了不同的作用結果。當前，氣候模式CMIP6在鹽度變化模擬中存在偏差，普遍低估了大西洋鹽度的上升趨勢，這與模式對氣候態鹽度分布的模擬偏差有關。多數CMIP6模式模擬的大西洋表層鹽度偏低，中層鹽度偏高，故低估了垂向鹽度梯度。這使得模式中海洋動力過程的鹽度再分配作用偏弱，因此低估了大西洋鹽度的升高趨勢。