上海交通大学等在北冰洋波弗特流涡状态变化研究取得新成果
近日，上海交通大学海洋学院长聘教轨副教授林培根在Nature Geoscience上，以第一兼通讯作者发表了题为“Recent state transition of the Arctic Ocean’s Beaufort Gyre ”的研究论文。该论文由上海交通大学与伍兹霍尔海洋研究所、伦敦大学学院、日本海洋研究开发机构合作完成，上海交通大学为本成果第一和通讯单位。
位于北冰洋加拿大海盆的波弗特流涡是北冰洋主要的上层环流系统，也是最大的淡水储库。在大气高压系统的影响下，波弗特流涡持续加强，其淡水含量比1970年代平均值增加了近40%。如果波弗特流涡的状态发生变化，使得更多淡水向北大西洋释放，进而加强水体层结，将影响大西洋翻转环流乃至全球气候。
图1. 波弗特流涡的平均变化趋势：
2003-2011 vs. 2012-2019
本研究结合大量的历史观测数据和最新的卫星海洋动力地形数据，分析了波弗特流涡的状态变化。研究结果表明，波弗特流涡在经历快速加强后，于近十年进入了一个准稳定的状态：流涡区的海表高度增长减缓、淡水含量增加趋于停滞。另一方面，流涡区的冷盐跃层是下层暖水向上输送热量从而影响海冰的屏障。本研究发现该冷盐跃层显著变薄，原因是冷盐跃层的水源发生变化：来自太平洋和北冰洋楚科奇海的补充减少，同时更多的波弗特海东部较低密度的水进入海盆。这些变化都与大气强迫下波弗特流涡的东南向移动有关联。
图2. 波弗特流涡的空间变化趋势
因此，本研究从观测的角度指出北冰洋波弗特流涡进入了准稳态，主要原因是大气场和陆架-海盆水体交换的变化，并认为波弗特流涡目前的状态可以是大量淡水释放的先兆，进而影响大西洋翻转环流的强度。这为预测波弗特流涡和其淡水含量的稳定性及其对亚极地海区的影响提供了重要研究思路。本研究得到上海市浦江人才计划和上海市极地前沿科学研究基地、美国国家科学基金及国家海洋和大气局项目、欧洲航天局和自然环境研究委员会项目、日本北极挑战可持续发展项目ArCS和ArCSII的支持。
https://www.nature.com/articles/s41561-023-01184-5