科研进展

亚南极模态水对全球变暖的快慢响应获揭示

  

  中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境国家重点实验室研究员杜岩团队联合美国SCRIPPS海洋研究所教授谢尚平和中国海洋大学的科学家,研究揭示了亚南极模态水对全球变暖的快慢响应。相关研究近日由博士研究生夏星月作为第一作者发表于《气候动力学》。 

  亚南极模态水(SAMW)是形成于南大洋亚南极锋面和副热带锋面之间冬季强烈混合的具有垂向上均一性质的水团,其潜沉和输运是南大洋经向翻转环流上支的重要部分,对海洋热量、CO2以及营养物质的收支和再分配有着重要的调控作用,是海洋研究中重要的一环。全球变暖背景下,SAMW的变化可能改变南大洋对CO2以及热量的吸收和储存,进而影响全球气候。 

  该研究分析了第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中历史试验historical和未来情景RCP4.519012300年亚南极模态水的变化,发现在长时间尺度上,对应辐射强迫快速增长和达到稳定两个阶段,SAMW具有快慢变化两个过程。在辐射强迫快速增长阶段,SAMW的体积和厚度快速减小,而在辐射强迫达到稳定阶段,SAMW缓慢恢复。 

  研究表明,SAMW的变化主要依赖于海表浮力通量的演变,而西风带因向极移动影响很小。在快反应阶段,海表热通量是浮力通量快速增长的主导因素,导致了SAMW的减少。在慢反应阶段,辐射强迫对海表的增温作用趋于稳定,而海洋次表层增温强于表层,海洋上层层结减弱,因此SAMW缓慢恢复。 

  该研究首次给出了SAMW对全球变暖的快慢响应,且提出在未来西风增强的背景下,SAMW的体积并不增加。该研究结果有助于进一步理解浮力通量和风应力在全球变暖的不同阶段对水团生成的影响。 

  相关论文信息: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00382-021-05635-w 

1. (a) SAMW的体积,SAMW形成区域(40°-120°E30°-40°S) (b)浮力通量随时间的变化。红粗线代表辐射强迫,黑线MMM代表模式平均的结果。以及在SAMW形成区域,温度异常剖面随时间的变化,参考时间段(c)2000-2010, (d)2100-2110