中国科学家揭秘海洋盐度变化之谜
中国科学家揭秘海洋盐度变化之谜
近日，中国科学院海洋研究所王凡团队在《自然-气候变化》上发表重要研究成果，揭示了过去半个世纪以来大西洋与太平洋之间盐度差异的显著变化。这一发现不仅挑战了我们对海洋变化的传统认知，还为理解全球气候变化提供了新的视角。
盐度差异悄然加剧
研究团队通过分析海洋0-2000米深度的观测数据，发现自1965年以来，大西洋-太平洋盐度差呈现明显的加强趋势。具体而言，大西洋盐度总体上升，而太平洋盐度普遍下降。这种趋势呈现出明显的经向结构，在南北半球的副热带地区尤为突出。特别是在北纬20°至40°之间，盐度差异增加了5.9±0.6%。
这一发现意味着大西洋和太平洋之间的“盐度鸿沟”正在加深。这种变化不仅影响了海洋的物理性质，还可能对全球气候系统产生深远影响。盐度差异的加大可能会导致两大洋之间的水团交换、热量传输和生物地球化学循环发生显著变化，进而影响全球气候格局。
盐度变化背后的驱动因素
传统观点认为，海洋表面的淡水通量(如降水和蒸发)是影响盐度变化的主要因素。然而，王凡团队的研究表明，除了这些已知因素外，风场和海洋增暖也在盐度变化中扮演着重要角色。研究团队通过创新的分析方法(热力学模态分解)和模式模拟，揭示了一系列关键发现。
首先，风场的长期变化导致风生海洋环流变异，改变了盐分在海洋中的分布。这种变化可能导致某些区域的盐度增加，而其他区域的盐度减少。其次，海洋表层变暖导致水团的形成源地向高纬度迁移，进一步影响盐度分布。这种迁移可能改变了传统的水团形成和混合过程，从而影响整个海洋的盐度结构。
这些过程共同作用，产生了“盐度再分配”效应，是盐度差异加强趋势及其经向结构形成的关键因素。值得注意的是，虽然这些过程在大西洋和太平洋都有发生，但由于两大洋气候态盐度分布的差异，最终产生了不同的效果，导致盐度差异进一步加大。
广泛而深远的影响
盐度差异的加强不仅是一个有趣的科学现象，还可能对全球海洋和气候系统产生广泛而深远的影响。研究发现，这种盐度差异的加大可能加剧太平洋的海平面上升趋势。由于淡水比盐水密度低，盐度降低的太平洋可能会经历更显著的海平面上升，这对沿海地区和低洼岛屿构成潜在威胁。
此外，盐度变化还可能增强海洋层化（指海水的物理、化学和生物等特性随深度分层的现象），影响海水的垂直混合。海洋层化的加强可能减少表层和深层水体之间的交换，影响营养物质的输送和海洋生态系统的平衡。这种变化可能对海洋食物链和渔业资源产生深远影响。
更值得关注的是，盐度差异的加强可能加剧太平洋次表层海水的缺氧和酸化问题。海水层化的增强可能减少深层水体的氧气供应，导致某些区域形成缺氧带，威胁海洋生物的生存。同时，海洋酸化的加剧可能对钙化生物(如珊瑚和贝类)造成负面影响，进而影响整个海洋生态系统的稳定性。
科技创新助力海洋研究
为了更好地监测和研究海洋盐度变化，我国于2024年11月成功发射首颗海洋盐度探测卫星。这颗卫星搭载了先进的综合孔径辐射计和主被动探测仪，能够全天时全天候获取全球海洋盐度数据，并兼顾土壤湿度测量。
海洋盐度星的主要应用场景包括：
- 气候变化研究：监测海洋热贮存、温盐环流等过程，预测全球气候变化趋势。
- 极地监测：监测海冰厚度、面积和分布，助力极地资源开发和环境保护。
- 生态系统监测：评估海洋生态系统健康状况，监测浮游生物分布。
- 渔业资源管理：指导渔业捕捞，评估海洋养殖环境。
- 海洋灾害预警：预警台风、暴雨等极端天气事件，监测赤潮等灾害。
这一系列科技创新和研究成果，为我们深入理解海洋变化提供了新的工具和视角。通过持续的观测和研究，科学家们将能够更准确地预测未来的海洋变化，为应对气候变化和保护海洋生态系统提供坚实的科学依据。