撰稿人：鞠汶姗
审定：王卫强
近日，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（LTO）杜岩研究员团队阐明了全球变暖背景下热带太平洋次表层冷却的成因，研究成果发表在国际期刊《Journal of Geophysical Research: Ocean》上，论文作者为鞠汶姗博士，张莹副研究员和杜岩研究员。
随着全球气候变暖，大量的热量进入并储存到海洋上层，使海洋上层热力结构发生变化，进而影响海气相互作用。其中，热带海域上层海洋的温度变化会通过影响大气深对流过程对区域乃至全球的气候变化起到重要作用。因此，了解海洋上层温度变化对气候预估有重要意义。次表层温度是表征上层海洋温度变化的关键指标，已有的研究表明，全球变暖背景下热带太平洋次表层反而出现了冷却的现象，相关机制目前尚不清楚。
基于国际耦合模式比较计划（CMIP6） 输出数据，研究发现热带太平洋近赤道区域两侧存在对称的次表层冷却趋势（2-8°N/S, 100-200 m）。冷却趋势主要由两个因素导致:温跃层的抬升（Thermocline Heaving）和涩度（Spiciness）的负趋势，即固定等密度面上温度的降低。研究表明，这两个因素的贡献比例相当。首先，由于南北太平洋近赤道风应力旋度出现显著变化趋势，引起埃克曼抽吸使温跃层抬升，导致下层冷水向次表层流动。另一方面，全球变暖背景下海水温度不断升高使海洋表层的等密线（露头线）持续向极移动，因此高纬度较冷的海水可以通过潜沉作用直接到达副热带东部区域；与此同时，沿等密度面的异常平流作用也促进了海水降温。这两个过程使南北太平洋副热带东部次表层的等密度面上产生显著的冷趋势。此信号沿地转流线传播到近赤道次表层海洋，对此区域的冷却产生重要贡献。该研究强调了沿等密面的物理过程引起海水温度变化的重要性，有助于进一步理解海洋三维温度的变化机理。
该研究由国家自然科学基金和中国科学院项目等共同资助。
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Ju, W.-S., Zhang, Y., Du, Y.* (2022). Subsurface cooling in the tropical Pacific under a warming climate. Journal of Geophysical Research: Ocean. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2021JC018225
图1 (a) 深度坐标系下，CMIP6多模式集合平均的经向平均（10°S-10°N）和 (b) 纬向平均（160°E-120°W）的温度趋势；(c) 位势密度坐标系下，纬向平均的温度趋势。(a) 中虚线表示将三个洋盆分开的经度（120°E, 60°W）。(c)中的白色虚线代表近赤道次表层区域的纬度范围。(d) 纬向平均下Spiciness和 (e) Thermocline heave趋势对固定深度温度的贡献；(f) 两者贡献之和。黑线虚线表示冬末(北半球3月，南半球9月)混合层深度，实线分别为100 m和300 m。所示均为1950-2100年间的趋势。
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