中国海洋大学在北极海洋快速变化研究领域取得新进展

 11月20日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心/物理海洋教育部重点实验室陈显尧教授课题组在Science Advances（《科学进展》）期刊发表题为“Deep Arctic Ocean warming enhanced by heat transferred from deep Atlantic”（《大西洋深层海洋热输运加速北极深层海洋变暖》）的最新研究成果，首次指出格陵兰海盆深层水的持续增暖已导致北极深层海洋快速变暖。

北极深层海洋由美亚海盆、欧亚海盆和分隔两个海盆的罗曼诺索夫海脊组成。观测数据显示，自1990年后，北极深层海洋正逐渐变暖。然而，海冰的存在使得北极海洋的观测数据极为稀缺，影响了关于北极深层海洋变异的系统性认识，限制了对北极海洋变暖机制的准确理解和评估。

图1. 欧亚海盆（EB）深层水变暖速率显著快于美亚海盆（AB）

研究团队基于观测数据，分析了北极深层海洋变暖的速率与空间特征，发现在罗曼诺索夫海脊深度（1500米）以下、2000-2600米水深范围内，北极深层海洋的变暖趋势呈现明显的空间差异：欧亚海盆深层水的变暖速率显著快于美亚海盆，欧亚海盆深层水以每十年0.020±0.012℃的速率增温，较美亚海盆同期变暖速率（每十年0.003±0.003℃）高出五倍以上（图1）。

图2. 研究团队提出的北极深层海洋变暖机制示意图

研究团队通过理想化海洋环流模式分析指出，传统观点所提出的陆坡对流和海底地热加热机制无法完全解释欧亚海盆的变暖速率及其与美亚海盆变暖速率之间的显著差异；而当在模型中引入格陵兰海盆深层水的变暖信号，就能够获得与观测高度一致的模拟结果。结果表明，格陵兰海盆深层水的持续增暖是欧亚海盆快速变暖的主要原因，其变暖信号经弗拉姆海峡深处传入欧亚海盆，导致欧亚海盆快速变暖。罗曼诺索夫海脊阻碍了欧亚海盆变暖信号向美亚海盆的快速扩张，但同时海脊中部约2000米深、20公里长的豁口保持了向美亚海盆变暖信号的输入，北冰洋深处复杂的海底地形约束以及洋盆间海洋相互作用过程形成了北极深层海洋持续变暖、而欧亚海盆增温速率远高于美亚海盆的空间分布特征（图2）。这一研究发现为更准确理解和评估北极深海热收支及其气候效应提供了关键机理支撑。

图3. 第一作者宋睿哲博士（左），通讯作者陈显尧教授（右）

该成果由物理海洋教育部重点实验室博士后宋睿哲为第一作者，物理海洋教育部重点实验室副主任、山东省透明北极重点实验室主任陈显尧教授为通讯作者，联合校内外多位专家学者共同合作完成。研究工作获国家自然科学基金重大项目、山东省基础研究特区项目、山东省泰山学者计划资助。

文：侯霞 

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx9452