中国海洋大学在南极绕极流稳定性领域取得新进展

 近日，中国海洋大学、海洋动力-物理环境与智能感知全国重点实验室在国际顶级期刊Nature Climate Change（《自然·气候变化》）在线发表了题为“Southward shift of the Antarctic Circumpolar Current upstream of Drake Passage maintains a stable circumpolar transport”（德雷克海峡上游南极绕极流南移维持其环南极流量稳定）的最新研究成果。该研究揭示，在最近30年全球变暖背景下，南大洋虽然因南北增暖不均造成其北部的纬向流加速，但是南极绕极流的北边界也发生了南移，使得增强的流动被分流至亚热带的南大洋超级环流，从而维持了南极绕极流在其整个流域中的流量稳定。

作为全球最强的洋流系统，南极绕极流贯通太平洋、大西洋和印度洋，调控着物质和能量的全球循环。然而，过去30年的观测揭示了一个看似矛盾的现象：尽管南大洋北部上层纬向流显著加速，穿越德雷克海峡的南极绕极流流量却始终保持稳定。

图1. 南大洋环流结构及近30年纬向流变化趋势

本研究基于1993年至2022年卫星高度计数据、海洋观测资料和数值模拟结果，首次从大尺度环流再分配角度揭示了南极绕极流维持环南极流量稳定的调控过程。尽管前人已指出南大洋北部纬向流在近期显著加速，但本研究发现，这一增强的流量并未注入南极绕极流主体，而是通过南极绕极流北边界的持续南移，尤其在德雷克海峡上游的东南太平洋区域（迁移速率高达每十年1.1°纬度），被有效分流至绕极流以北的南大洋超级环流。这种由热力结构变化触发、通过边界迁移实现的大尺度分流机制，有效“屏蔽”了南大洋北部加速流对南极绕极流流量的影响，从而维持了其环南极流量的整体稳定。该机制不仅解释了长期存在的流量稳定性之谜，也凸显了南极绕极流与亚热带环流之间的动态耦合关系。

图2. 德雷克海峡上游南极绕极流北边界南移维持环南极流量稳定

本研究突破以往南极绕极流稳定性研究侧重中尺度涡旋耗散作用的传统思路，提出大尺度环流分配的新见解，为深入认识南大洋环流及其在地球系统中的作用提供了全新视角，对准确预测未来南大洋变化及其全球影响具有重要科学意义。

海洋与大气学院博士研究生谢春虎

该成果由海洋与大气学院博士研究生谢春虎为第一作者，史久新教授为通讯作者，联合李大鹏副教授、孙永明工程师、自然资源部第一海洋研究所姜锦东博士，以及Guy D. Williams博士等共同完成。工作得到了国家自然科学基金、中国极地考察专项等项目的资助。

文：谢春虎 史久新

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41558-025-02478-9