海洋環流變化機制及影響研究

海洋環流對地球氣候的影響與大氣同等重要。

全球海洋吸收的太陽輻射量約佔進入地球大氣層頂的總輻射量的70%左右，其中約有85%被貯存在混合層中，以長波輻射、感熱和潛熱交換等形式傳遞給大氣，有力地驅動了大氣環流，因此，海洋尤其是熱帶海洋，是大氣運動的重要熱源。同時，海洋環流在很大程度上維持著地球氣候系統的能量平衡。由於太陽輻射存在緯度間差異，熱帶和兩極分別存在輻射盈餘和輻射虧損，為保持整個系統的能量平衡，在低緯與高緯之間，必須存在強的經向能量輸送。以往人們認為，這種輸送主要通過大氣過程即Hadley環流來實現；現在的研究表明：海洋的極向熱輸送約佔海氣耦合系統中極向熱輸送的50%，其作用並不亞於大氣。海洋經向環流將低緯的熱量源源不斷地向高緯輸送，在當前氣候系統中，大西洋經向翻轉環流AMOC是主要的熱輸送器，AMOC貫通南北大西洋，在海洋表層將熱量自南向北輸運，熱量在盛行西風帶的平流作用下向東輸送，給西歐各國帶來溫暖濕潤的氣候。因此，總體而言，海洋經向熱輸送強度的變化，將對全球氣候產生重要影響。

此外，海洋還是全球巨大的碳儲庫，吸收了自工業革命以來人類活動排放的CO2的48%左右，成為人為CO2最大的匯，對大氣中CO2的增加和溫室效應的加劇起到重要的緩衝作用，特別是兩半球的中高緯度地區，混合作用和深對流將海洋表層的CO2源源不斷地帶入深海，成為全球最為重要的碳匯之一。

在年際尺度上，熱帶東太平洋的ENSO循環是海-氣相互作用最典型的產物。ENSO是全球海洋-大氣耦合系統中最強的年際變化信號，一般從夏秋季節開始發展，冬季達到成熟。在ENSO發生期間，信風張弛與海溫梯度的建立和海洋溫躍層的調整結合在一起，最終形成和維持了赤道中東太平洋的海溫暖異常；在ENSO衰減期間，海洋波動過程和低緯度海洋熱容量的變化被認為對ENSO振幅的減小起了至關重要的作用。整體而言，在ENSO循環的各個階段，海洋動力學的作用都是極為顯著的。ENSO的意義不僅在於對熱帶太平洋局地氣候的影響，更在於它可以通過大氣和海洋遙相關過程對全球的各個海區產生影響。

本期海洋與氣候變化科技前沿重點關注的主題是海洋環流變化機制及影響研究，主要包括6篇文章：

1.赤道印度洋MJO引起的湍流在上層海洋熱量、淡水和動量重新分配中的作用：在MJO活躍階段，表面混合層在上層是通過海氣通量冷卻，在下層通過湍流混合冷卻，其比例大致相當。風應力加速了Yoshida–Wyrtki急流，而湍應力則主要導致了活躍階段急流的減速，此期間湍應力大概是風應力的60%。

2.印度洋淺層翻轉流研究：該研究提出印度洋流系新特徵，其中包括到達赤道印度洋的澳大利亞西邊界流，以及南極中層水深度的東向流。

3.耦合模式中印度洋偶極子的可預報性：模式對超前2-3個月時的IOD模擬效果較好，隨著超前時間增加模擬效果減弱，IOD的實際可預測性和潛在可預測性存在與IOD變率一致的季節性變化和年代際變化。

4.海域尺寸是大西洋比太平洋更鹹的另一個原因：淡水池在窄盆下沉的時候不那麼突出，在此區域北向經向翻轉環流的西邊界流掩蓋了與風驅動的次極旋迴相關的南向西邊界流，從低緯度向北輸送鹹水並形成深水水團。

5.通過南極底層水輸出重塑南極繞極流：消除南極底層水的產生會導致直立曲流內海面高度的減小。消除南極底層水的產生也降低了彎道下游產生的渦動能的大小，降低了南極繞極流在曲流中的表面速度。

6.西風對南大洋模態和中層水潛沉的區域影響：本研究對西風的位置移動和風速增加對南大洋模態和中層水潛沉的區域影響分別進行了分析，結果表明西風的極向移動而不是風速增加主導了副南極模態水潛沉的變化。

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