中国科学家发现：大西洋太平洋“咸淡差距”持续扩大，或加剧全球气候变化
中国科学家发现：大西洋太平洋“咸淡差距”持续扩大，或加剧全球气候变化
近日，中国科学院海洋研究所王凡团队在《自然-气候变化》发表重要研究成果，揭示了大西洋-太平洋盐度差异（APSC）的显著增强趋势。这一发现不仅改变了我们对海洋变化的传统认知，更为理解全球气候变化提供了新的视角。
研究团队通过分析1965年以来海洋0-2000米深度的观测数据，发现大西洋-太平洋盐度差呈现出明显的加强趋势。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。
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。
这一发现强调了海洋动力学过程在盐度变化中的重要性，为我们理解海洋变化提供了新的视角。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。
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。这颗卫星将通过搭载的先进探测仪器，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，为海洋行业用户提供全球海洋盐度遥感服务，提升相关海洋应用水平，促进盐度卫星数据在气象、防灾减灾、农业等领域的应用。
海洋盐度星的主要载荷包括综合孔径辐射计和主被动探测仪。综合孔径辐射计利用微波辐射原理，对海洋表面发射的微波辐射进行观测，通过测量不同入射角和偏振方式下的亮温，结合复杂的算法反演出海洋盐度。主被动探测仪则通过发射和接收微波信号，测量海面粗糙度和海面温度等信息，辅助提高盐度测量的精度。
与国外同类卫星相比，我国海洋盐度星在技术上具有一定的特色和优势。例如，我国卫星采用了更为先进的温控技术，提高了载荷接收机的稳定性，从而能够更精确地测量海洋盐度。同时，我国在频段和探测方式上进行了优化，增加了辅助探测手段，如同步测量温度和粗糙度等信息，进一步提高了盐度反演的精度。
海洋盐度星的应用场景十分广泛。在气候变化研究方面，海洋盐度的变化与短期气候变化密切相关，是预测气候异常的重要指标之一。海洋盐度星提供的长期、连续的盐度数据有助于科学家深入研究海洋热贮存、温盐环流等过程，从而更好地理解和预测全球气候变化趋势。例如，在厄尔尼诺现象发生时，海洋盐度会发生显著变化，通过监测盐度的变化，可以更准确地预测厄尔尼诺的发展趋势及其对全球气候的影响。
在极地研究领域，海洋盐度星能够监测海冰的厚度、面积和分布等信息。这对于研究极地海冰的变化规律、预测极地气候以及保障极地航行安全具有重要意义。由于盐度的变化会影响海冰的形成和融化过程，通过监测盐度，可以更好地了解极地海洋生态系统的变化，为极地资源开发和环境保护提供科学依据。
在海洋生态保护方面，海洋盐度对海洋生态系统有着重要影响，是海洋生态系统变化的关键驱动因素之一。海洋盐度星提供的数据可以帮助科研人员监测海洋生态系统的健康状况，例如海洋盐度的变化会影响浮游生物的分布和繁殖，进而影响整个海洋食物链的平衡。通过监测盐度，可以及时发现海洋生态系统中的异常变化，采取有效的保护措施，维护海洋生态平衡。
对于渔业资源的开发和管理，海洋盐度星也具有重要价值。盐度是影响鱼类分布和洄游的重要因素之一，通过监测海洋盐度的变化，科研人员可以了解渔业资源的分布情况，为渔业捕捞提供科学指导，实现渔业资源的可持续利用。同时，盐度数据还可以用来评估海洋养殖环境，以选择合适的养殖品种和区域，提高养殖效益。
海洋盐度星在海洋灾害预警方面也发挥着重要作用。例如，通过监测海洋盐度的变化，可以提前预警台风、暴雨等极端天气事件，为沿海地区的防灾减灾提供重要依据。同时，在赤潮等灾害发生时，盐度数据可以为灾害监测和预警提供重要参考。
这一研究成果不仅揭示了大西洋-太平洋盐度差异加强的趋势，还阐明了风生海洋环流变异和水团源地迁移对盐度变化的重要作用。这些发现对改进气候模式、提高气候预测水平具有重要的参考价值。通过深入理解这些变化及其驱动因素，科学家们可以更好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科学依据。