由中國海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心、物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室吳立新院士領(lǐng)銜、國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目獲得者荊釗教授、博士后王勝鵬等組成的科研團(tuán)隊(duì)在大洋東邊界流與氣候變化研究領(lǐng)域取得系列重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)首次利用高分辨率地球系統(tǒng)模式揭示了世界大洋主要東邊界上升流系統(tǒng)對全球變暖的響應(yīng)與控制機(jī)理，改變了對該科學(xué)問題的傳統(tǒng)認(rèn)識。國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Nature Communications（《自然·通訊》）和Nature Climate Change(《自然·氣候變化》)分別于1月3日和1月31日對研究成果進(jìn)行了在線報(bào)道。

全球東邊界上升流系統(tǒng)以不足2%的面積，貢獻(xiàn)了全球7%的初級生產(chǎn)力以及20%的漁獲量。闡明全球變暖背景下東邊界上升流系統(tǒng)的演化特征和調(diào)控機(jī)理，對于理解海洋生態(tài)系統(tǒng)健康和人類社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。經(jīng)典的Bakun假說認(rèn)為：未來維持上升流的沿岸風(fēng)會得到強(qiáng)化，通過Ekman輸運(yùn)過程使得上升流加強(qiáng)并抑制海表面增暖。

本研究利用中國海洋大學(xué)參與研制的高分辨率地球系統(tǒng)模式并結(jié)合CMIP6多模式數(shù)據(jù)，首次全面分析了世界四大東邊界上升流系統(tǒng)（加利福尼亞、加納利、本格拉和秘魯上升流系統(tǒng)，圖1）對氣候變化的響應(yīng)。研究表明，盡管風(fēng)場引起的離岸Ekman輸運(yùn)對上升流的氣候平均態(tài)強(qiáng)度起決定性作用，但上升流的長期變化趨勢不再由風(fēng)場變化所主導(dǎo)而是受到地轉(zhuǎn)流引起的輸運(yùn)變化的控制。此外，研究進(jìn)一步表明，盡管北半球上升流系統(tǒng)的海表溫度增加相對開闊大洋較慢，但南半球上升流系統(tǒng)的情形則正相反。后者主要是因?yàn)闁|邊界流自身減弱導(dǎo)致的冷平流減弱。南半球東邊界流的減弱則與大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的減弱以及海盆尺度的風(fēng)場變化有關(guān)。

上述發(fā)現(xiàn)改變了東邊界上升流系統(tǒng)對全球變暖的響應(yīng)和控制機(jī)理的傳統(tǒng)認(rèn)識，揭示了南半球東邊界上升流系統(tǒng)的“熱斑”現(xiàn)象，為應(yīng)對氣候變化對東邊界上升流系統(tǒng)的影響提供了科學(xué)支撐。

由吳立新院士領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，長期致力于大洋邊界流區(qū)域海洋多尺度動力過程及其氣候效應(yīng)研究。本研究成果是該團(tuán)隊(duì)繼2012年發(fā)現(xiàn)氣候變化導(dǎo)致全球西邊界流熱斑現(xiàn)象和2020年提出中尺度渦旋對西邊界流海洋鋒面的維持機(jī)制之后，在該研究領(lǐng)域取得的又一次重要進(jìn)展，對于推動大洋邊界流觀測、理論與預(yù)測研究，深入認(rèn)識大洋邊界流系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)和反饋?zhàn)饔镁哂兄匾饬x。