《中国科学院海洋研究所在大西洋经圈翻转环流与热存储方面取得新进展》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: 熊萍
  • 发布时间:2025-07-17
  • 近日,中国科学院海洋研究所海洋热力学过程与气候变化研究组在海洋热存储和大西洋经圈翻转环流(AMOC)研究方面取得新进展,研究成果“Heat storage pattern linked to the Atlantic Meridional Overturning Circulation slowdown”发表于国际学术期刊Geophysical Research Letters。

    自20世纪中期以来,大西洋经历了强烈的次表层变暖,给区域和全球气候带来了深远影响。已有研究表明,AMOC的变化在调节人为热量储存方面起着关键作用,但AMOC是否已减弱仍存在争议。因此,需要进行深入研究以确定AMOC变化是否主导了大西洋热含量的变化,并探索大西洋次表层温度能否有效反映AMOC的变率。

    通过HYCOM海洋模式和FAFMIP耦合气候模式实验以及CMIP6模式模拟,本研究确认了AMOC减弱在导致15°S–45°N大西洋热含量增加中的关键作用。具体而言,AMOC减弱导致向极地的热量输送减少,使得热量在15°S–45°N区域积聚,两者存在约10年的滞后关系。基于这一动力联系,本研究提出15°S–45°N大西洋相对于全球平均的热含量变化(OHCAmG)可作为AMOC长期变化的一个重要指纹。观测结果显示1960-2020期间OHCAmG增加了约1.06 ± 0.10 GJ m?2,基于两者关系估算出1950年代以来AMOC整体减弱了仅约1.31±0.39 Sv。考虑到AMOC变化存在显著的自然变率,人为因素引起的AMOC减弱可能尚未完全显现。本研究强调了AMOC变化在塑造大西洋变暖格局和区域热点中的重要作用,并为历史时期AMOC变化提供了进一步证据。

    论文第一作者为中国科学院海洋研究所博士后任秋萍,通讯作者为海洋所李元龙研究员,合作者包括杜克大学胡世能教授、Scripps海洋所谢尚平教授、海洋所王凡研究员等。该研究得到了国家自然科学基金,山东省自然科学基金和中国博士后基金等项目支持。

    论文信息:

    Ren,Q.,Li,Y.*,Hu,S.,Xie,S.‐P.,Lyu,Y.,& Wang,F. (2025). Heat storage pattern linked to the Atlantic Meridional Overturning Circulation slowdown. Geophysical Research Letters,52,e2025GL116801. https://doi.org/10.1029/ 2025GL116801

    相关论文:

    Ren,Q.,Kwon,Y.,Yang,J.,Huang,R. X.,Li,Y.,and Wang,F. (2024). Substantial Warming of the Atlantic Ocean in CMIP6 Models. Journal of Climate,37,3073–3091,https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0418.1

  • 原文来源:https://qdio.cas.cn/2019Ver/News/kyjz/202507/t20250710_7883478.html
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    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-08-04
    • 近日,中国科学院海洋研究所王凡研究团队在太平洋深层经向翻转环流(又称深层西边界流)的结构和多时间尺度变异方面取得系列成果,基于长期连续的潜标观测资料揭示了3000米以深经向翻转环流在雅浦-马里亚纳海沟连接区的结构特征和季节内-季节的变异规律。 太平洋北半球中高纬度海区没有不断冷却失热而形成的高密度水,因此太平洋3000米以深的深层水和底层水均由深层经向翻转环流携带南极的高密水向北输运而来,这一过程在全球经向和垂向热量再分配和气候长期变化上起到重要作用。相比于经向翻转环流的大西洋深层分支,其在北太平洋深层的分支受观测数据稀少等限制以往的研究不多,但太平洋拥有全球最大的海域面积,具有全球最大的热量和碳存储能力,在全球变暖且越来越多的热量向深海转移的背景下,太平洋深层海洋过程值得重视和关注。 雅浦-马里亚纳海沟连接区是深层经向翻转环流进入西太平洋的关键要塞通道,王凡研究团队在这一区域开展了长期的潜标观测。基于上述数据,团队发现深层经向翻转环流上下两个分支(L-PMOC和U-PMOC)具有显著的季节变化:位于通道西侧3800-4200米北向的L-PMOC在12月至次年5月流速较强,可达20 cm s-1,6月至11月,流速较弱,且在通道东侧4000米以深存在南向的L-PMOC回流,其具有和L-PMOC一样的季节位相,但强度相对较弱;而位于通道东侧3000-3800米南向的U-PMOC,其季节位相与L-PMOC相反,即12月至次年5月,流速较弱,6月至11月,流速较强。L-PMOC和U-PMOC的季节变化分别伴随着上层绕极深层水(UCPW)和下层绕极深层水(LCPW)的季节性入侵。 除季节变化外,团队还发现该深水通道3000米以深的深层流和温度存在显著的30-90天季节内变化特征,而且季节内变化强度随深度增加,在4200米深度上观测到的流速和等温线垂向振幅可分别达45 cm s-1和600米。经过深入分析,团队揭示了上述季节内深层强化现象是由地形罗斯贝波引起,深层流速和温度变化振幅的垂向结构特征符合地形罗斯贝波的特性。结合模式数据,团队进一步讨论了该深水通道地形罗斯贝波的产生机制,其主要包括两个过程,一是表层的强涡旋通过位涡调整激发产生地形罗斯贝波;二是大尺度平均流的正压和斜压不稳定激发产生地形罗斯贝波。 上述研究成果发表在地球物理研究杂志《Journal of Geophysical Research: Oceans》,得到了国家自然科学基金委西太平洋地球系统多圈层相互作用重大研究计划重点项目、中国科学院战略性先导科技专项等的支持。 相关成果及链接如下: Jianing Wang, Qiang Ma, Fan Wang*, Youyu Lu, and Larry J. Pratt, Seasonal variation of the deep limb of the Pacific meridional overturning circulation at Yap‐Mariana Junction, Journal of Geophysical Research: Oceans, 2020, 125, https://doi.org/10.1029/2019JC016017. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JC016017 Qiang Ma, Fan Wang*, Jianing Wang*, and Yilong Lyu, Intensified deep ocean variability induced by topographic rossby waves at the Pacific Yap‐Mariana Junction, Journal of Geophysical Research: Oceans, 2019, 124, 8360-8374.  https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JC015490
  • 《海洋所在热带经圈翻转环流观测方面取得新进展》

    • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
    • 编译者:cancan
    • 发布时间:2018-09-03
    • 近日,中国科学院海洋研究所王凡研究组在利用次表层潜标观测热带经圈翻转环流(TMOC)方面取得重要进展,研究成果在Scientific Reports期刊发表。   浅层的经圈翻转环流是风生环流的重要组成部分。TMOC存在于热带太平洋,并嵌入到副热带环流中,包括赤道上升流、表层向极的流动、赤道外约5°的下降流以及温跃层向赤道的流动。TMOC对于赤道和赤道外的热交换非常重要,在厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)充放电过程中扮演着重要的角色。然而,由于缺乏实测数据,无论是热带太平洋TMOC的平均结构还是时间变异都没有被实际观测所证实。此外,西太平洋TMOC的赤道上升流可能影响暖池的表层温度和大气深对流,其对局地表层温度的作用还未被研究。 根据王凡研究组布放在142°E的次表层潜标阵列观测,首次发现了热带西太平洋TMOC的三明治结构。2014年8月至2015年11月的平均经向流表明:在北半球,TMOC表层流向北(<80 m),温跃层流向南(80–260 m; 22.6–26.5 σθ),温跃层以下流向北(260–500 m; 26.5–26.9 σθ)(图1)。根据质量守恒,这种三明治结构说明TMOC实际上是经向上闭合的双环结构,在赤道250米以上和以下必分别对应上升流和下降流;在赤道外约6°N,上层和次表层则分别对应下降流和上升流。根据Ekman风生环流理论,局地的西风应引起表层南向流,因而无法解释TMOC的表层北向流。 根据三明治分层,研究人员发现TMOC每一层均具有季节-年际变异,表层流基本可以代表TMOC整体的强度。在较长的时间尺度上,TMOC的变异主要受到赤道纬向风的调控,而与赤道外纬向风引起的Ekman抽吸无关。在2014-2015年,厄尔尼诺激发的西风异常减弱了TMOC的强度(图2)。在季节尺度上,TMOC在冬季强,夏季弱(图3)。   潜标资料、卫星观测资料和再分析资料进一步分析表明在厄尔尼诺期间TMOC先减弱后增强。减弱(增强)的TMOC通过将更少(更多)的温跃层冷水带到海表引起温度升高(降低)。因而TMOC通过上升/下降流影响赤道表层温度,这一过程可能影响ENSO的发展。   该研究得到了青岛海洋科学与技术国家实验室鳌山科技创新计划项目和国家自然科学基金青年基金等的支持。 原文链接:https://www.nature.com/articles/s41598-018-26047-7。